什么是半固態(tài)電池

半固態(tài)電池是指其中一個(gè)電極不包含液體電解質(zhì)而另一個(gè)電極包含液體電解質(zhì)的電池。或者單體中固體電解質(zhì)的質(zhì)量或體積占單體中電解質(zhì)的總質(zhì)量或體積的一半。

與現(xiàn)有的鋰離子電池相比，半固態(tài)電池更小、更穩(wěn)定、更安全，可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度，并且比鋰離子電池便宜得多。目前，基于固態(tài)電池在規(guī)模、商業(yè)化和成本方面仍存在許多問(wèn)題，許多電池公司選擇首先加快半固態(tài)電池的研發(fā)。

半固態(tài)電池的原理

電極是一種與液體電解質(zhì)混合的細(xì)鋰化合物顆粒的漿料，電池使用兩種漿料流，一種帶正電，另一種帶負(fù)電。兩束漿料通過(guò)鋁和銅集電器，集電器之間有一層透水膜。

 

 

當(dāng)兩束漿料通過(guò)膜時(shí)，鋰離子交換，導(dǎo)致電流在外部流動(dòng)。為了給電池充電，只需要施加一個(gè)電壓，使離子在膜上后退。

半固態(tài)電池的主要優(yōu)勢(shì)

1.高能量密度

液體鋰離子電池的能量密度上限通常被認(rèn)為約為300Wh/kg-400Wh/kg。固態(tài)電池的理論能量密度高達(dá)700Wh/kg，幾乎是最先進(jìn)鋰電池的兩倍。

2.不怕低溫

固態(tài)電解質(zhì)用于半固態(tài)電池，固態(tài)電解質(zhì)不會(huì)因低溫而影響電池性能。這有效解決了冬季純電動(dòng)汽車電池壽命折扣的問(wèn)題。

3.更高的安全性

半固態(tài)電池或固態(tài)電池沒有液體物質(zhì)，或液體物質(zhì)大大減少。因此，當(dāng)發(fā)生損壞或穿孔時(shí)，將有效避免自燃或爆炸。

4.使用壽命更長(zhǎng)

根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，目前半固態(tài)電池在室溫下循環(huán)2000次，容量保持率超過(guò)85%。在相同條件下，普通液體電池循環(huán)1200次，容量保持率僅為80%左右。

 

 

半固態(tài)電池的應(yīng)用

1.無(wú)人機(jī)

在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，可以說(shuō)是使用無(wú)人機(jī)鋰電池最多的領(lǐng)域。由于電池壽命的限制，無(wú)人機(jī)電池能量密度的突破一直是工業(yè)無(wú)人機(jī)、競(jìng)技無(wú)人機(jī)和娛樂(lè)無(wú)人機(jī)的追求。

有限公司是業(yè)內(nèi)享有較高聲譽(yù)的格利雅德電池品牌的所有者，在這方面取得了相當(dāng)大的成就。能量密度已增至275Wh/kg～290Wh/kg，比行業(yè)水平高出25%以上。

2.新能源汽車

眾所周知，新能源汽車之所以沒有迅速得到大眾的廣泛認(rèn)可，是因?yàn)樵谀芰棵芏群碗姵貕勖矫鏌o(wú)法進(jìn)一步提高?，F(xiàn)在，中國(guó)十大儲(chǔ)能電池公司之一比亞迪的刀片電池都是新開發(fā)的高能量密度電池。但對(duì)于半固態(tài)電池來(lái)說(shuō)，如果在新能源汽車上得到很好的應(yīng)用，突破一定的極限將不是問(wèn)題。

3.智能穿戴設(shè)備

如今，智能穿戴設(shè)備可以說(shuō)是各大廠商爭(zhēng)相進(jìn)入的紅海市場(chǎng)。類似于手鐲的電池可能具有特別長(zhǎng)的電池壽命。

半固態(tài)電池與鈦酸鋰電池的對(duì)比試驗(yàn)

對(duì)于半固態(tài)電池和鈦酸鋰電池的安全性能，一些研究人員對(duì)其進(jìn)行了安全測(cè)試。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，研究人員對(duì)兩個(gè)電池進(jìn)行了針刺測(cè)試、極端過(guò)充電測(cè)試、短路測(cè)試和極端加熱測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果評(píng)估了兩個(gè)電池在軌道交通中的應(yīng)用。

 

 

從測(cè)試中可以看出，磷酸鐵鋰半固態(tài)電池和鈦酸鋰電池都具有較高的安全性。鈦酸鋰電池具有較高的過(guò)充電能力，能夠長(zhǎng)期承受過(guò)充電；磷酸鐵鋰半固態(tài)電池雖然過(guò)充能力差，但過(guò)充后沒有起火現(xiàn)象，安全性好。研究人員認(rèn)為，鈦酸鋰電池具有高倍率充放電性能，可以作為軌道交通領(lǐng)域的首選動(dòng)力電池。

雖然磷酸鐵鋰半固態(tài)電池的功率性能和壽命不如鈦酸鋰電池，但在某些特定場(chǎng)景下（如軌道交通輔助系統(tǒng)、備用電源和功率性能要求較低的分流動(dòng)力電池）也具有良好的應(yīng)用前景。