電池正在迅速發(fā)展。全固態(tài)電池的科學(xué)進步不斷提高。本文將比較全固態(tài)電池、半固態(tài)電池和液體電池，以便更好地掌握電池技術(shù)的最新進展。

 

了解不同的電池技術(shù)

 

液體電池

液體電池的主要材料是正極和負極、隔膜和電解質(zhì)。

主要是通過在電極上涂上活性材料，然后將電極浸入液體電解質(zhì)中，電解質(zhì)中的離子與電極上的活性材料反應(yīng)并釋放電子。著名的18650鋰電池也是一種液體電池。您可以通過查看我們?nèi)蚺琶?0的18650電池制造商了解更多信息。

 

半固態(tài)電池

半固態(tài)鋰電池是固液混合電解質(zhì)電池。正負極、隔膜等可以繼續(xù)使用液體鋰離子電池的材料，只有電解液采用固液混合方案。

 

全固態(tài)電池

全固態(tài)電池是一種將固體材料用于電池內(nèi)部的正極、負極和電解質(zhì)，并去除隔膜的電池。

 

 

全固態(tài)與半固態(tài)與液態(tài)電池差異的比較

 

結(jié)構(gòu)比較

液體電池：電解液是液體電池的關(guān)鍵材料之一。電解質(zhì)在電池內(nèi)部的正極材料和負極材料之間起著傳導(dǎo)離子的作用。

它保證了內(nèi)部電路的有效性，在能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性能等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，被稱為“電池的血液”。中國十大鋰離子電池電解液公司的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。

 

 

半固態(tài)電池：保留部分電解質(zhì)和隔膜結(jié)構(gòu)。半固體電池需要少量的電解質(zhì)與固體電解質(zhì)一起保留，以提高導(dǎo)電性，因此需要隔膜來分離正極和負極。根據(jù)技術(shù)的不同，固體電解質(zhì)也有顆粒和膜形式。

 

 

全固態(tài)電池：無電解液殘留。隔膜需要研究。在全固態(tài)電池中，電解質(zhì)將被固體電解質(zhì)完全取代。隔膜是否更換取決于不同的技術(shù)路線。在一些固態(tài)電池技術(shù)選項中，隔膜被保留為支撐電極的架構(gòu)；在其他情況下，隔膜被完全消除。

 

 

電池材料比較

 

液體電池：液體電池由四種關(guān)鍵材料組成：陰極材料、陽極材料、隔膜和電解質(zhì)，成本百分比分別為45%、15%、18%和10%。液體電解質(zhì)的主要成分是溶解鋰鹽并為鋰離子提供載體的有機溶劑。

 

半固態(tài)電池：使用的材料與液體電池中使用的材料基本相同。在半固態(tài)鋰電池的情況下，使用凝膠電解質(zhì)，使用聚合物作為添加鋰鹽的電解質(zhì)“基膜”，以及通過浸漬活化的低分子有機溶劑，以獲得離子電導(dǎo)率介于固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)之間的物質(zhì)。

 

 

全固態(tài)電池：在全固態(tài)鋰電池的情況下，正極材料可以延續(xù)鋰離子電池的正極材料，鋰金屬負極材料，無隔膜。目前，主要有四個研究領(lǐng)域：硫化鋰電池、氧化鋰電池、氧化鋰電池和鋰復(fù)合電解質(zhì)電池。

 

制造工藝比較

 

液體電池：

液體電池的生產(chǎn)過程分為前、中、后三個階段。前期工藝的目的是將原材料加工成極片，核心工藝是涂層。

中間階段的目的是將極片加工成非活性電池中間階段工藝，主要包括電池的纏繞/堆疊和電池的液體注入。這個過程的后半部分是測試和包裝。

 

 

半固態(tài)電池：

 

半固態(tài)電池制備工藝與傳統(tǒng)的鋰電池生產(chǎn)工藝兼容。半固態(tài)電池之所以能迅速推向市場，是因為它們盡可能多地借鑒現(xiàn)有的液體電池設(shè)備和工藝，其中只有10%-20%的設(shè)備和工藝有不同的要求。您可以查看我們在中國排名前十的半固態(tài)電池制造商，了解更多信息。

 

 

全固態(tài)電池：

 

全固態(tài)電池與傳統(tǒng)的離子電池生產(chǎn)工藝有些不同。全固態(tài)電池的電解質(zhì)溶液使用溶膠-凝膠混合物，需要烘焙以蒸發(fā)溶劑并獲得固體電解質(zhì)膜，這需要額外的電解質(zhì)涂層和紫外線照射和烘焙過程。由于沒有電解質(zhì)，因此不需要液體注入過程。

 

 

電池性能比較

 

● 能量密度

據(jù)報道，液態(tài)電池的商業(yè)最高能量密度為300wh/kg。半固態(tài)電池的能量密度為360wh/kg，通過陰極和陽極材料的改進，能量密度將進一步提高。全固態(tài)電池的當(dāng)前能量密度為400wh/kg，預(yù)計將達到900wh/kg。

 

 

● 安全

全固態(tài)電池具有最佳的安全性，因為不存在易燃液體電解質(zhì)，不燃燒，不泄漏，不腐蝕等。半固態(tài)電池居中，液體電池最差。

 

● 高低溫性能

全固態(tài)電池具有最好的高溫性能和最差的低溫性能。液體電池具有最好的低溫性能和最差的高溫性能。

 

● 電池壽命

由于不存在腐蝕、泄漏等情況，所有固態(tài)電池的使用壽命更長。半固態(tài)電池位于在中間。液體電池在延長電池壽命方面還有改進的空間。

 

 

● 延展性

液體電池現(xiàn)在已經(jīng)成熟，半固態(tài)電池開始從實驗室階段進入工業(yè)階段，而所有固態(tài)電池都處于實驗室研究階段。

 

總結(jié)

全固態(tài)電池支持低至幾納米的薄膜電池設(shè)計，拓寬了鋰離子電池的應(yīng)用范圍，使電池能夠自給自足且靈活。

全固態(tài)電池由于其安全性和潛在的高能量密度，被認為是下一代動力電池的重要發(fā)展方向。然而，仍然存在瓶頸，如所有固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率低、電極/電解質(zhì)界面的兼容性和穩(wěn)定性差。