一文看懂全固態(tài)鋰離子電池的特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢分析

什么是全固態(tài)鋰離子電池?人類社會的進(jìn)步離不開社會上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計者的努力，其實(shí)很多人并不會去了解電子產(chǎn)品的組成，比如全固態(tài)鋰離子電池。

自1991年投放市場以來，鋰離子電池因其高能量密度和長壽命而備受關(guān)注。它已成為21世紀(jì)能源經(jīng)濟(jì)不可或缺的一部分。然而，鋰離子電池在諸如汽車和儲能之類的大型電池領(lǐng)域中的應(yīng)用仍存在一些安全問題，亟待解決。鋰離子電池的有機(jī)電解質(zhì)易揮發(fā)，易燃易爆。全固態(tài)鋰離子電池從根本上解決了這個問題，并具有容量大，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。全固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化的研究迫在眉睫。
全固態(tài)鋰電池使用全固態(tài)電解質(zhì)起到二合一的作用，代替了傳統(tǒng)電池中的隔膜和電解質(zhì)，從而解決了安全問題。同時，在采用全固體電解質(zhì)之后，可以將金屬鋰用作負(fù)極，從而增加能量密度。安全問題是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，也關(guān)系到電池產(chǎn)業(yè)的生存；能量密度是行業(yè)研究與開發(fā)的核心，它與行業(yè)發(fā)展的前景有關(guān)。從解決安全問題和使用現(xiàn)有材料提高能量密度的角度來看，全固態(tài)鋰電池有望滿足工業(yè)發(fā)展的需求，值得大力發(fā)展。
從時間節(jié)點(diǎn)的角度來看，全固態(tài)金屬鋰離子電池要比液態(tài)鋰離子電池更早，但是在早期，全固態(tài)金屬的電化學(xué)性能，安全性和工程制造鋰離子電池一直無法滿足應(yīng)用要求。 通過不斷改進(jìn)，液態(tài)鋰離子電池的綜合技術(shù)指標(biāo)逐漸滿足了消費(fèi)電子市場的應(yīng)用需求，并被越來越多的市場所接受。從技術(shù)發(fā)展趨勢的角度來看，與液態(tài)鋰離子電池相比，全固態(tài)金屬鋰離子電池可能具有安全性能好，能量密度高和循環(huán)壽命長的優(yōu)點(diǎn)。

鋰離子固體電解質(zhì)數(shù)據(jù)作為全固態(tài)鋰離子電池的核心組成部分，是實(shí)現(xiàn)其高功能的核心數(shù)據(jù)，也是影響其實(shí)際應(yīng)用的瓶頸之一。固體電解質(zhì)的發(fā)展歷史已有一百多年了，關(guān)于固體電解質(zhì)材料的討論有數(shù)百篇。只要在室溫或高溫下固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率大于3 s / cm，就可以在電化學(xué)電源系統(tǒng)中使用，并且大多數(shù)電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)值比該值低幾個數(shù)量級，這使得很少有固體電解質(zhì)材料具有實(shí)際應(yīng)用價值。
全固態(tài)鋰電池的整體低倍率性能是一個科學(xué)技術(shù)問題，需要慢慢解決。成本不是最大的瓶頸。實(shí)際上，任何新技術(shù)或產(chǎn)品的成本在開始時都是相對較高的。一旦生產(chǎn)技術(shù)成熟并且產(chǎn)量增加，成本自然就會降低。因此，成本是行業(yè)可以解決的問題，而不是學(xué)術(shù)界可以解決的問題。 。
許多無機(jī)固體電解質(zhì)材料是不易燃，不腐蝕，不揮發(fā)的，并且沒有液體泄漏的問題。他們還有望克服鋰樹枝狀現(xiàn)象。因此，期望所有基于無機(jī)固體電解質(zhì)的固態(tài)鋰二次電池都具有高安全性。聚合物固體電解質(zhì)仍然具有一定的可燃風(fēng)險，但是與包含易燃溶劑的液體電解質(zhì)電池相比，其安全性得到了極大的提高。
全固態(tài)電池看似簡單，但也非常復(fù)雜。例如，液態(tài)鋰離子電池的正極層包含各種成分，例如正極活性材料，導(dǎo)電劑，電解質(zhì)和粘合劑。如果用全固體電解質(zhì)代替，則由于在正極層中沒有電解質(zhì)滲透，因此存在多個成分。比例的組合的問題將非常復(fù)雜。制造液態(tài)鋰離子電池就像用沙子和水泥鋪路。加水可以調(diào)和石頭，沙子和水泥，但是在所有固態(tài)電池中都沒有液體物質(zhì)。如何解決固體與固體之間的界面問題并確保有效物質(zhì)的活性是非常具有挑戰(zhàn)性的。
如果全固態(tài)鋰離子電池使用無機(jī)固體電解質(zhì)，則最高工作溫度有望提高到300°C甚至更高。目前，需要提高大容量全固態(tài)鋰離子電池的低溫性能。電池的特定工作溫度范圍主要與電解質(zhì)的高低溫特性和界面電阻有關(guān)。

本文只能帶領(lǐng)大家對全固態(tài)鋰離子電池有了初步的了解，對大家入門會有一定的幫助，同時需要不斷總結(jié)，這樣才能提高專業(yè)技能，也歡迎大家來討論文章的一些知識點(diǎn)。