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固態(tài)電池優(yōu)勢有哪些?

更新時間:2024-10-12      點擊次數(shù):680

固態(tài)電池的優(yōu)勢

       固態(tài)電池具有高能量密度和高安全性的顯著優(yōu)勢,成為下一代高性能鋰電池。從性能對比來看,理論上,固態(tài)電池在離子電導率、能量密度、耐高壓、耐高溫、循環(huán)壽命等各項指標均優(yōu)于液態(tài)電池,兼顧了傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池無法兼顧的高能量密度和高安全特性,成為電動汽車的理想電池。固態(tài)電池的優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在:

      (1)高安全性

       液態(tài)鋰電池易受熱失控。過度充電、撞擊、短路、泡水等因素會導致電池熱失控風險上升,上升至90°C 時負極表面 SEI 膜開始分解,嵌鋰碳直接暴露于電解液并反應放熱、產(chǎn)生大量可燃氣體,進而融化隔膜形成內(nèi)短路;溫度上升至 200°C 后促進電解液氣化分解,電池發(fā)生劇烈燃燒及爆炸。

       相對液態(tài)鋰電池,固態(tài)電池則具有五大安全特性。1)固態(tài)電解質(zhì)具有高機械強度,可抑制鋰枝晶生長,不易造成短路。2)不易燃燒、不易爆炸。3)無持續(xù)界面副反應。4)無電解液泄漏、干涸問題。5)高溫壽命不受影響或更好。

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     (2)高能量密度

       傳統(tǒng)液態(tài)電池的能量密度已經(jīng)接近 350Wh/kg 的理論極限。固態(tài)電池的電化學窗口寬,能夠承受更高的電壓(5V 以上),材料可選擇的范圍更廣。由于電池能量密度等于工作電壓乘比容量,而電池總體比容量遵循木桶效應,受限于正負極中較低的一極。目前固態(tài)電池中,石墨負極比容量為372mA·h/g,硅基負極理論比容量為 4200mA·h/g,鋰金屬負極理論比容量為 3860mA·h/g,都顯著高于正極。因此正極材料成為鋰離子電池性能進一步提升的主要瓶頸。而全固態(tài)電解質(zhì)不僅能夠兼容上述高比容量負極材料與常規(guī)正極材料體系,還可匹配高比容量的正極材料,使得能量密度達到 500Wh/kg 甚至更高。

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     (3)寬溫區(qū)運行

       傳統(tǒng)液態(tài)電池工作溫度范圍較小。在低溫條件下,液態(tài)電池因電解液粘度增大,電導率降低、電解液/電極界面阻抗和電荷轉(zhuǎn)移阻抗增大、鋰離子遷移速率降低等原因?qū)е滦阅芟陆?。此外液態(tài)電池在高溫條件下受限于電解液閃點低、隔膜融化溫度低,存在燃燒風險。固態(tài)電解質(zhì)電池則不存在電解質(zhì)低溫凝固問題,同時高溫狀態(tài)受影響小、安全性高,因而具有更大工作溫度范圍,可達-40°C~150°C,顯著優(yōu)于液態(tài)電池。

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     (4)體積小

       傳統(tǒng)液態(tài)電池需要使用隔膜和電解液,二者占據(jù)了電池中近 40%的體積和 25%的質(zhì)量。固態(tài)電池使用固態(tài)電解質(zhì)取代液態(tài)電池的隔膜和電解液,正負極之間的距離可以縮短到只有幾到十幾個微米,從而大幅降低電池的厚度。因此,同樣的電量,固態(tài)電池的體積將變得更小。

朱經(jīng)理

電子郵箱:sales@shles023.com

公司地址:蘇州工業(yè)園區(qū)自由貿(mào)易試驗區(qū)

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