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固态电池的优缺点以及应用领域

2021-06-25   点击量:70

有关固态电池的特点,在生活中,你可能接触过各种各样的电子产品,那么你可能并不了解它的一些组成部分,比如它可能含有的固态电池,那么接下来让小编带领大家一起学习固态电池。


传统的液态锂离子电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”,摇椅的两端为电池的正负两极,中间为电解质(液态)。而锂离子就像优秀的运动员,在摇椅的两端来回奔跑,在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中,电池的充放电过程便完成了。固态电池的原理与之相同,只不过其电解质为固态,具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,进而提升电池容量。


固态电池,顾名思义,就是用固体电解质替代现有锂离子电池的液体成分。基于此材料的更换,当电池损坏或刺破时,不会漏液,或电池内部的树突由于过快充电不会刺破膜,造成电池短路、爆炸或起火。因此,它实现了第一个优势:安全性。


液体电解质电池能量密度最高可至300Wh/kg,但是超过500瓦时每公斤被认为是不可能的。全固态电解质后,电池可以不必使用嵌锂的石墨负极,而是直接使用金属锂来做负极,这样可以大大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。固态电池研发可供应的能量密度基本可达300-400Wh/kg。


安全性能高。固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题。传统锂离子电池在充放电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜,引起电池短路,造成安全隐患。而固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,也克服了锂枝晶现象,因而全固态电池具有极高安全性。


固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固体电解质界面膜的问题和锂枝晶现象,大大提升了锂离子电池的循环性和使用寿命,理想情况下循环性能表现优异,能够达到45000次左右。


循环性能强。液态电解质在充放电过程中可与锂离子发生不可逆反应,形成固体电解质界面膜(SEI),会导致活性物质和电解质的损失,降低了库伦效率。而固态电解液解决了固体电解质界面膜(SEI)的问题和锂枝晶现象,大大提升了锂离子电池的循环性和使用寿命(例如LIpON做电解质材料,理想情况下循环性能表现优异,循环45000次左右)。


固态电解质与电极材料之间的界面是固--固状态,因此电极与电解质之间的有效接触较弱,离子在固体物质中传输动力学低。通过阅读上面的内容,大家对固态电池有了初步的了解,同时也希望大家在学习过程中,做好总结,这样才能不断提升自己的设计水平。


钜大特种电池工程研究院

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