鉅大LARGE | 點擊量：735次 | 2021年12月24日
豐田開發全固態鋰離子電池 能量密度可達400瓦時/升
與其他許多車企相同，豐田也在鋰空氣電池上投入了大量研發精力。工程師追求更高的能量密度從而讓電動汽車能夠跑得更遠。在2014鋰離子電池國際會議（InternationalMeetingonLithiumBatteries）上，豐田電池研究業務部的HidekiIba博士與豐田歐洲先進技術小組的ChihiroYada博士指出，若克服各項技術障礙，鋰空氣電池要到2030年才能真正商業化。
在開發鋰空氣電池技術的同時，豐田也在開發全固態電池，目前其實驗原型產品可達到400瓦時/升的體積能量密度。兩位專家對該類電池技術也作出了預測，在克服技術障礙的前提下，全固態電池可在2025年實現商業化，比鋰空氣電池早5年。
全固態電池具有能量密度大和額定功率高的特點，使它具有很大的發展潛力。相關經驗證全固態電池放電率可達到50C。
相比傳統鋰離子電池，全固態電池除了體積能量密度較高之外，還具有以下優勢：
1、封裝效率更高。全固態電池設計可支持串行疊加排列（in-seriesstacking）和雙極結構（bi-polarstructure）。緊密的排列可減少電池組中無效空間（deadspace）的體積。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
2、更安全。全固態電池不會有電解液泄漏的隱患，并且它的不易燃物性和無機電解質使其熱穩定性更強。
3、更長的使用壽命。
“全固態電池在先前一段時間面對的技術障礙是功率密度不夠高。原因在于電池陰極和固態電解質之間的轉移電阻過高”Yada和Brasse兩位研究者如是說。因此，全固態電池開發過程中的重要任務就是提高它的功率密度。
研究者從以下3個方面對其功率密度進行改進：
1、開發能夠更易傳導鋰離子的固態電解質。可以采用氧化物、硫化物、氮化物作為固態電解質材料。硫化物電解質可以供應更高的離子傳導性，例如Li10Gep2S12化合物的離子傳導率可達0.012西門子/厘米。
德國馬普研究所（MaxplanckInstitute）研究者近期則開發出2種具有超高傳導率的固態鋰電解質，分別為Li10Snp2S12與Li11Si2pS12，它們均具有極強的鋰離子擴散性。化合物中的硅元素使這兩種化合物的鋰傳導率甚至超過了上述Li10Gep2S12化合物。
2、改善電解質與電極間的界面物質，降低轉移電阻。Yada和Brasse指出：“固態電池中電解質與電極間界面電阻高的問題可通過設計來彌補，這在下一代電池設計中顯得尤為重要。”
在2014鋰離子電池國際會議的一篇獨立論文中，Yada與他亥姆霍茲研究所（HelmholtzInstituteUlm）以及德國太空中心（GermanAerospaceCentre）的同事提出了一個固態電解質數字模型，希望基于該模型對活躍電子和電解質邊界的空間電荷區域獲得更多的了解。
3、提升活性材料中鋰離子的傳導性。在理想狀態下，能量密度高的電池中電解質層很薄，電極層很厚，并且全都圍繞在活性材料周圍。為了滿足下一代電池的技術要求，研究者必須改進電極活性材料的傳導性。
Yada和Brasse指出，雖然全固態鋰離子電池的“歷史”并不短，但行業內仍將認為它是一種全新的電池技術。然而，仍然有許多技術障礙待克服。通過分析調整電極與電解質界面層的納米結構將成為全固態鋰離子電池突破的關鍵點。
