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锂电池系列研究 | 固态电池全球竞争态势将何去何从?

2024-08-28 10:50 来源: 中国经济网

一 固态电池的优势:在安全性、使用寿命、能量密度、快速充电能力上呈现质的飞跃

传统液态锂电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四大关键要素组成。固态电池则使用固态电解质替换传统液态锂电池中的电解液,且全固态电池则无需隔膜材料。采用固态电解质代替液体电解质,有望使用更高比容量的电池材料,同时可彻底解决电池的安全性问题,是获得高能量密度、安全性和长循环寿命锂电池的根本途径。因此在传统液态锂电池已达到理论性能上限的背景下,固态电池成为了锂电池技术突破升级的重要方向。

与传统液态锂电池性能对比来说,固态电池具备以下优势:1、快速充电能力。固态电解质通常具有更快的锂离子迁移速率,理论上能够支持更高的充电速率,缩短充电时间。2、高能量密度。固态电解质通常具有更高的电导率和更低的体积占用,允许使用更高能量密度的电极材料,如金属锂作为负极,同时减小非活性物质占比,从而理论上可实现远高于传统液态锂电池的能量密度。3、安全性显著提高。固态电解质不易燃、无泄漏风险,消除了液态电解质在高温、过充或内部短路时引发的热失控风险,极大地提升了电池系统的整体安全性。4、更长循环寿命。固态电池中的固-固接触界面相对稳定,减少了副反应和电解质分解,有助于提高电池的循环稳定性,延长使用寿命。

二 固态电池的发展路径:目前尚处于半固态电池量产阶段,是半固态、准固态、全固态发展路径的初期阶段

尽管固态电池展现出对传统液态锂电池的显著超越,然而,实现这些优势转化为实际应用需依靠合理的路径实现。从目前发展看,固态电池的发展路径呈现出从渐进式改良到技术革命的复杂演变,即从半固态到准固态,最终迈向全固态的技术发展路径。

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