RESEARCH RESULTS SHOW 研发成果展示
全固态锂电池技术

研究院研发的全固态锂电池技术中,固态电解质可有效抑制锂电池常见安全隐患因素。其核心技术是:1. 传输离子的介质;2. 正负极电子绝缘。


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所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态,不含任何液态组分的锂电池,所以我们全称是“全固态电解质锂电池”。根据其是否可以反复充放,可进一步分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池,一次电池其实已经有用的。


全固态锂二次电池又分成全固态锂离子电池和锂金属电池,这两个概念又要区别,所谓全固态金属锂电池的负极用的是锂金属,目前在用的动力电池的负极多为碳、硅碳或者钛酸锂。全固态锂电池的概念比锂离子电池出现得更早,锂离子电池只有25年左右的历史,是日本人发明的,真正用于车上也就10多年,很年轻但是进步很快。早期所指的全固态锂电池,都是以金属锂为负极的全固态金属锂电池。这就是以前的概念。


全固态锂电池的优点


1)安全性好,电解质无腐蚀,不可燃,也不存在漏液问题;


2)高温稳定性好,可以在60℃-120℃之间工作;


3)有望获得更高的能量密度。固态电解液,力学性能好,有效抑制锂单质直径生长造成的短路问题,使得可以选用理论容量更高的电极材料,比如锂单质做负极;固态电解质的电压窗口更宽,可以使用电位更高的材料做正极而不惜担心电解质分解问题;


4)固态电解质支持电芯薄膜化设计,最小可以达到几个纳米,拓宽了锂电池的应用范围,并且使得电池自带柔性成为可能。


5)可以选用电阻较大、充放电过程体积变化比较大的材料做正负极,薄膜化的正负极材料,只要成膜性能好,即使材料电阻偏大,只要足够薄以后,依然不会给电池特性带来明显影响。


全固态锂电池技术发展


根据近期流传的技术趋势预测,全固态锂电池,可能在2030年之前实现固态电解质技术突破,单体能量密度超过500Wh/kg的目标,并且达到量产能力。


全固态金属锂电池是最具潜力的替代现有高能量密度锂离子电池的候选技术,其能量密度有望是现有锂离子电池的2~5倍,循环性和服役寿命更长,倍率性能更高,并可能从本质上解决现有液态电解质锂离子电池的安全性问题。


全固态锂电池的高温热失控和高温循环特性明显优于液态电解质的电芯,则在模块和系统层面,通过电源管理、热管理系统,还可以进一步防止电芯热失控和热扩散,相对于液态电解质电芯,绝热防护材料可以更好的应用在模块和系统中,而不是像目前这样,兼顾散热和绝热。


全固态电池轻便,能量密度高。使用了全固态电解质后,锂离子电池的适用材料体系也会发生改变,可以使用金属锂来做负极取代石墨负极这样可以明显减轻负极材料的用量,使得整个电池的能量密度有明显提高。


科研成果