隨著電動(dòng)汽車的興起，十大動(dòng)力電池公司成為焦點(diǎn)，鋰電池的研究再次升溫。除了滿足長(zhǎng)續(xù)航里程和大功率充放電的要求外，汽車動(dòng)力電池的安全性尤為重要。液態(tài)鋰電池易于自燃并且具有低的體積能量密度。目前，商用鋰離子電池在發(fā)生短路時(shí)會(huì)釋放大量熱量，從而點(diǎn)燃有機(jī)電液，造成爆炸危險(xiǎn)。

 

 

即使是目前被認(rèn)為是最安全的特斯拉汽車，也使用復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)和防護(hù)措施，并且在短短幾年內(nèi)仍在經(jīng)歷多次火災(zāi)和爆炸。這就是為什么科學(xué)家們?cè)噲D用更安全的有機(jī)電解質(zhì)來代替這種有機(jī)電解質(zhì)，以便進(jìn)行更合適的操作。因此，他們揭示了固態(tài)鋰電池電解質(zhì)的使用。

 

什么是固態(tài)電池

在液態(tài)電池或有機(jī)電池中，我們使用液體電解質(zhì)來促進(jìn)離子運(yùn)動(dòng)，并在陽(yáng)極和陰極之間使用隔膜來防止短路事故。相反，在固態(tài)電池中，使用固體電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)和隔膜。它在低高溫（-73℃至120℃）下工作良好，而有機(jī)電解質(zhì)是有限的（約60攝氏度）。它的電解質(zhì)是固體的，其密度和結(jié)構(gòu)允許更多的帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，并增加電池容量。

因此，對(duì)于相同的電量，固態(tài)電池將變得更小。不僅如此，由于固態(tài)電池中沒有電解質(zhì)，存儲(chǔ)將變得更容易。在汽車等大型設(shè)備上使用時(shí)，無需增加額外的冷卻管、電子控制等，不僅節(jié)省了成本，還有效減輕了重量。因此，許多電池制造商都開始開發(fā)固態(tài)電池，固態(tài)電池即將問世，商用迫在眉睫。

 

什么是固態(tài)鋰電池

當(dāng)鋰離子在整個(gè)固體膜的正負(fù)電極之間傳輸時(shí)，它被稱為固態(tài)鋰電池。在這種電池中，儲(chǔ)存在陰極電極中的鋰離子在充電過程中移動(dòng)到陽(yáng)極部分。也就是說，在充電過程中，Li+從正極膜釋放，并通過電解質(zhì)在負(fù)極膜中發(fā)生還原反應(yīng)；放電過程則相反。

 

 

固態(tài)鋰電池能成為可能嗎

是的，為了安全起見，科學(xué)家們已經(jīng)為在不久的將來加速固態(tài)鋰電池的普及做了很多努力。商業(yè)化的主要挑戰(zhàn)是固體電解質(zhì)與液體電解質(zhì)相比具有較低的離子電導(dǎo)率。

然而，固態(tài)電池具有能量密度高、耐高溫、非揮發(fā)性、無腐蝕性、體積小的特點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的主要弱點(diǎn)。近年來，固態(tài)鋰電池的容量有所提高，接近傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)。因此，預(yù)計(jì)幾年后將開始在市場(chǎng)上用膜取代有機(jī)電解質(zhì)。

 

固態(tài)電池多久才能上市

所有著名公司都投資啟動(dòng)了固態(tài)鋰電池的大規(guī)模生產(chǎn)；然而，在采取這一步驟之前，仍有一些挑戰(zhàn)需要解決。主要問題是固體電解質(zhì)的電解質(zhì)對(duì)空氣敏感、固體界面接觸不良、穩(wěn)定性差等。

第二個(gè)問題是制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)工藝不成熟，成品產(chǎn)量無法保證。此外，固態(tài)電池的成本非常高，價(jià)格也非常昂貴。因此，在市場(chǎng)上大規(guī)模生產(chǎn)變得更加困難。

 

 

固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么

基于以上所述，固態(tài)電池有許多優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。固態(tài)鋰電池的優(yōu)點(diǎn)是提供了更大的安全性，因?yàn)樗缓兹茧娊赓|(zhì)。此外，固體膜可以防止鋰枝晶導(dǎo)致的陽(yáng)極和陰極之間的短路。與液體相比，額外的好處是重量輕、安全性高、能量密度高、循環(huán)性能強(qiáng)和充電時(shí)間短。這里你可以參考一下正極材料制造商排名前十的正極材料制造商。

在這里，鋰金屬陽(yáng)極材料由于其高容量和低電勢(shì)而成為全固態(tài)鋰電池最重要的陽(yáng)極材料之一，而在商業(yè)鋰電池中是石墨。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是固體電池的充電速度是傳統(tǒng)鋰離子電池的6倍。

盡管有這些優(yōu)勢(shì)，但固體電池仍存在嚴(yán)重的弱點(diǎn)，如由于使用鋰金屬作為陽(yáng)極，在充電和放電過程中體積膨脹。膜的制造成本仍然很高并且很復(fù)雜。此外，與液體型相比，電池的壽命仍然很短，因?yàn)殡姵氐乃泄腆w部件之間的接觸不良會(huì)導(dǎo)致界面阻抗過大。

 

 

固態(tài)電池使用什么材料

固體電池具有與液體類型相同的配置，但液體電解質(zhì)和隔膜都被固體膜取代。通常在固態(tài)鋰電池中，固態(tài)鋰電池技術(shù)使用由鋰、鈉等制成的玻璃化合物作為導(dǎo)電物質(zhì)，陽(yáng)極是鋰金屬，陰極是鋰等鋰材料。就固體電解質(zhì)而言，它是由陶瓷或聚合物材料制成的，這些材料允許鋰離子在充電和放電過程中傳輸，就像鋰鑭鋯氧化物一樣。然而，這種材料需要一些修改才能提供電池的性能。

 

特斯拉有固態(tài)電池嗎

特斯拉公布了其飛機(jī)，用于在2025年展示電動(dòng)汽車中的固態(tài)電池原型。根據(jù)車主的官方消息，這款電池將能夠回收和提取重金屬，以實(shí)現(xiàn)更大的可持續(xù)性。固態(tài)鋰電池的快速充電速度和重量輕鼓勵(lì)汽車制造商朝著這個(gè)方向前進(jìn)，并投入更多資金。除了特斯拉，許多鋰離子電池制造商也計(jì)劃使用固態(tài)電池，你可以閱讀十大固態(tài)電池公司了解更多信息。

 

 

固態(tài)電池會(huì)取代鋰離子嗎

出于絕對(duì)安全和能量密度的目的，電池領(lǐng)域的所有人員預(yù)計(jì)將使用固體電池而不是鋰離子電池（液體）。為了在保持化學(xué)和熱穩(wěn)定性的同時(shí)提高電池的壽命和容量，人們進(jìn)行了大量的研究。為了避免鋰金屬陽(yáng)極的體積變化，其他材料正在測(cè)試和改進(jìn)中，以提供機(jī)械穩(wěn)定性。

 

固態(tài)電池使用隔膜嗎

事實(shí)上，固體電解質(zhì)有兩個(gè)作用，它促進(jìn)離子轉(zhuǎn)移，并在陽(yáng)極和陰極之間分離，以避免短路問題。因此，固體膜應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度以避免鋰枝晶，并具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性以不溶解。此外，固態(tài)鋰電池應(yīng)具有高離子導(dǎo)電性，用于大尺寸應(yīng)用。

 

 

固態(tài)鋰離子電池比其他電池好嗎

在選擇電池類型時(shí)，應(yīng)考慮許多因素。與其他電池相比，固態(tài)鋰電池具有最高的安全性、堅(jiān)固性和靈活性，因?yàn)樗懈俚囊兹疾牧锨也恍孤?。然而，它仍然存在成本高、存?chǔ)電量少、壽命短等嚴(yán)重問題。所有這些問題都阻礙了固體電池的商業(yè)化。但科學(xué)家們的目標(biāo)是在不久的將來通過使用替代性的、價(jià)格較低的材料來進(jìn)一步提高能量密度。