鉅大LARGE | 點擊量:760次 | 2021年04月02日
固態(tài)鋰離子電池的有關(guān)知識介紹
所謂全固態(tài)鋰離子電池是一種在工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質(zhì)材料均呈固態(tài),不含任何液態(tài)組份的鋰離子電池,全稱是全固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池。因此,全固態(tài)鋰離子電池,已經(jīng)是一個字不能少、不能變的最簡稱呼。為了助于理解,歐陽教授舉例表示,這就像全固態(tài)跟固態(tài)是不相同的,鋰離子電池和鋰離子電池不是一個概念。這個全固態(tài)鋰離子電池又分成全固態(tài)鋰一次電池和全固態(tài)鋰二次電池,一次電池已經(jīng)有所應(yīng)用。而全固態(tài)鋰二次電池又分成全固態(tài)鋰離子電池和鋰金屬電池,這又是兩個要區(qū)分的概念。
所謂的固態(tài)鋰離子電池就是不管電極和電解液都是固態(tài)形式的。目前市面上普遍使用的鋰離子電池都是采用液態(tài)或者聚合物電解質(zhì)材料的。
將固體鋰薄膜二次電池按照陽極、電解液、陰極的順序在基底上制備成薄膜,封裝成電池。在制備過程中,要使用相應(yīng)的技術(shù)來制備電池的各個薄膜層。一般來說,負極多采用金屬鋰,采用真空熱沉積(VD)技術(shù)制備。電解液和正極包括氧化物負極可以采用多種濺射技術(shù),如射頻濺射(RFS)、射頻磁控濺射(RFMS)等。
液體跟固體結(jié)合是很容易的,滲透進去。但是固體和固體接觸性和穩(wěn)定性就不是太好了,這是它很大的一個問題。硫化物電解質(zhì)雖然鋰離子導電率已經(jīng)提高了,但是仍然有界面接觸性和穩(wěn)定性問題。第三個問題是金屬鋰的可充性問題。在固態(tài)電解質(zhì)中,鋰表面同樣存在粉化和枝晶生長問題。其循環(huán)性,甚至安全性等還要研究。此外,制造成本偏高也是其發(fā)展的一大問題。
當然,固態(tài)電池目前也面對著一些開發(fā)的問題,其中最大的就是本身的電導率與液態(tài)電解質(zhì)還具有非常大的差距。此外,固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面穩(wěn)定性也是要解決的問題之一。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在制備工藝上,由于目前的固態(tài)電解質(zhì)膜彈性較差,固態(tài)電池組裝比纏繞工藝更傾向于分層,但細分工藝未知。在制造設(shè)備方面,固態(tài)電池雖然與傳統(tǒng)的鋰離子電池有很大的不同,但除了在涂裝、包裝等過程中要定制設(shè)備,制造環(huán)境要在要求更高的干燥室中進行外,并沒有本質(zhì)的不同。
固態(tài)電解質(zhì)重要分類為兩種,無機電解質(zhì)和聚合物電解質(zhì)材料。評價固態(tài)電解質(zhì)的一些參數(shù)重要包括:高的離子導電性、低的離子面積比電阻、高的電子面積比電阻、高的離子選擇性、寬的電化學穩(wěn)定窗口、好的化學兼容性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的機械性能、簡單的制備過程、價格低廉、易整合和環(huán)境友好。
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