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[必充技]——固态电池将是新能源汽车的主流应用方向?

2021-03-10 浏览次数:2,177 次 盖世汽车

固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。由于科学界认为锂离子电池已经到达极限,固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,取代以往锂电池的电解液,大大提升锂电池的能量密度。

固态电池的概念早在上世纪70年代就已经出现了,在1991年左右固态电池实现了商业化,目前耳机中所使用的微型锂电池就是一种固态电池。当时的固态电池以薄膜电池形态出现,而当时其未获普及的原因是因为固态薄膜电池存在着容量小,成本高等缺点,但它能进行商业应用,也证明了固态电池技术还是具有可行性。

随着新能源汽车以及物联网等新兴应用的逐渐普及,尤其是新能源汽车,它对于续航里程、安全性、充电时间等方面都有着较高要求,电池成为关键中的关键。而随着传统液态锂电池不断接近其应用极限,固态电池逐渐进入公众视线。

传统液态锂电池因为其充放电原理被科学界称为“摇椅式电池”,摇椅两端为电池的正负两极,中间为液态电解质。锂电子在摇椅两端来回运动,在锂电子从正极到负极的过程中,完成了电池的充放电。而在这一过程中,存在着诸多安全隐患,如过度充电,电池容易发热,造成电解液气胀、分解、自燃甚至爆炸等情况。固态电池的充放电原理和液态电池相同,唯一不同的是它的电解质为固态,它相对于液态电解质拥有诸多优势:

1)能量密度高。固态电池采用固态电解质后,就不需要使用嵌锂的石墨负极,而是直接使用金属锂作为负极,这样可以减轻负极材料的用量,从而提高整个电池的能量密度。

2)体积小。传统液态锂电池中的隔膜和电解液占据了整个电池质量的将近25%,采用固态电解质后,正负极之间的距离可以缩短至最小的十几微米,这样电池的厚度和质量都大大下降了。

3)更高的安全性。传统电池因为电解液为液体,在高温状态下可能会发生上述描述过的一系列安全隐患问题,而固态电池却不存在这些问题,具有更高的安全性。

近日,有多家媒体报道称,蔚来即将发布的150kWh电池包不再采用行业主流的液态锂电池技术,而是固态电池技术,最早明年上车。目前已有多家车企布局固态电池,比如丰田、大众、宝马分别提出了2022年、2025年以及2026年推出搭载固态电池电动车的目标。

不过需要注意的是,固态电池并非完美,缺点也很明显,例如采用固态电解质和电极之后,要直接面临导电率低的问题,同时,电解质和正负极材料的集成、生产技术和工艺等都是挑战。

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