全固态电池存在的问题

2019-05-10      2638 次浏览

固态电池是被看做下一代最有希望替代液态锂电池的动力来源。固态电池与现有量产的动力电池相比,采用了固态的电解质。不同于液态电解质易燃的特征,固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,在高压下更稳定,允许电池在高电压下工作,这样就会很大程度地提高锂电池的比能量和安全性。


一、全固态电池存在的问题


目前限制全固态锂电池应用的主要问题是电池的能量及功率密度低,而决定电池能量及功率密度的主要因素包括电极材料、电解质材料和二者的界面的特性。在无机化学领域,众多大师已经将无机电解质研究了个遍,这为锂电池电解质的选择打下了结实的基础。


例如,最近无机硫化物固态电解质就因为其高的离子电导率而备受关注。其离子电导率可以与有机液态电解质相媲美了。但是,全固态电池中的界面问题一直未能有效解决。


界面问题:


电解质由液态换成固体之后,锂电池体系由电极材料-电解液的固液界面向电极材料-固态电解质的固固界面转化。区别在于,固固之间无润湿性,其界面的更易形成更高接触电阻。固体电解质/电极界面存在难以充分接触、组分相互扩散甚至反应及形成空间电荷层等现象,造成全固态锂离子电池内阻急剧增大、电池循环性能变差。


关于如何在活物质和固态电解质之间建立紧密的结合,目前有三种方式:


一是利用脉冲激光沉积,该方法虽然效果较好但是处于实验室阶段,而且想要用此种方式进行规模化生产时不切实际的。


二是行星球磨技术,利用该种方式虽然可以实现大规模量产,但是粉体之间相互摩擦,颗粒破坏不可避免,材料结构的破坏对电池的负面影响不言自明。


三是热压技术,热处理会破坏固态电解质,所以目前还没有特别理想的方式。


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