中國(guó)粉體網(wǎng)訊 新的固態(tài)電池技術(shù)又登場(chǎng)了！根據(jù)了解，廉價(jià)、大容量的固態(tài)電池有可能使以往的實(shí)用化構(gòu)思提前實(shí)現(xiàn)。
據(jù)悉，開(kāi)發(fā)該固態(tài)電池產(chǎn)品的是比利時(shí)的研究機(jī)構(gòu)IMEC，松下也參與了其中電解質(zhì)材料的開(kāi)發(fā)。IMEC于6月宣布，開(kāi)發(fā)出了體積能量密度為425 h /L的固體電解質(zhì)鋰離子充電電池(圖1)。假設(shè)正極活物質(zhì)使用磷酸鐵鋰(LFP)，而負(fù)極活物質(zhì)使用金屬鋰。
圖1 2024年達(dá)成1000 Wh/L
這張圖展示了使用電解液的鋰離子電池和IMEC開(kāi)發(fā)的固體電池的體積能量密度變遷。作為電解液鋰離子電池產(chǎn)品，400 Wh/L已經(jīng)是其標(biāo)準(zhǔn)值，在實(shí)驗(yàn)室中也存在過(guò)700 Wh/L的實(shí)例，如果未來(lái)沒(méi)有突破，那么800 Wh/L可能是其界限，但固態(tài)電池將在不久的幾年內(nèi)超過(guò)這一界限。目前來(lái)看，全固態(tài)電池是比不上電解液電池的，但從圖中的增長(zhǎng)趨勢(shì)可看到，其能量密度的年增長(zhǎng)率幾乎呈直線上升，同時(shí)固態(tài)電池將在2020年之后后來(lái)居上，在2024年大約可達(dá)到1000 Wh/L，而且充電速率可達(dá)2-3c(20-30分鐘充電)。
由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變？
IMEC電池的最大特點(diǎn)是其制造過(guò)程(圖2)，與目前的電解液電池相同，首先是正極的形成，然后將液體電解質(zhì)滲透到正極材料中。
圖2 制造過(guò)程中電解液固體化
IMEC的整個(gè)固體電池的制造過(guò)程概要(a)：首先在聚電體上形成正極材料，在那里參入作為電解質(zhì)前體的液體材料，將其固體化后形成負(fù)極層等。與以往的固體電解質(zhì)不同，具有能夠在一定程度上利用現(xiàn)有的鋰離子電池制造裝置等優(yōu)點(diǎn)（b）。
不同之處在于，使電解質(zhì)干燥后變?yōu)楣腆w從而形成負(fù)極。實(shí)現(xiàn)起來(lái)也較容易，只需要在量產(chǎn)時(shí)對(duì)現(xiàn)有的電解液電池用裝置進(jìn)行略微的變更，就可以很好地利用，因此即使是全固體電池，也沒(méi)有必要對(duì)其進(jìn)行高額投資。實(shí)際上，IMEC目前已基本確立了批量生產(chǎn)大型電池的技術(shù)，該公司計(jì)劃在2019年內(nèi)進(jìn)行尺寸大小為A4、容量為5Ah的電池試制。
由于電解質(zhì)最初是以液體的方式滲透到電極的各個(gè)角落，所以在固體電池中“電極與固體電解質(zhì)的接觸面積小、界面電阻非常高”的現(xiàn)象也難以發(fā)生。從你的角度來(lái)看，哪種電池會(huì)在未來(lái)更得市場(chǎng)？
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
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