固態(tài)鋰離子電池對材料性能要求
近幾年我國的鋰電池行業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高,已經(jīng)超越日韓,成為全世界鋰電池產(chǎn)業(yè)第一大國。但是要想保持領(lǐng)先和產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展,更應(yīng)加強前瞻布局,加快推動固態(tài)鋰電池的發(fā)展。目前我國固態(tài)電池關(guān)鍵材料的技術(shù)尚不成熟,接下來鋰電池廠家為你解析固態(tài)鋰離子電池對材料性能要求。
固態(tài)鋰離子電池對材料性能要求
固態(tài)鋰離子電池是一類使用固體電極材料和固體電解質(zhì)材料的鋰電池。與液態(tài)鋰離子電池,混合固液鋰離子電池不同,固態(tài)鋰離子電池的電池單體中不含有任何液體電解質(zhì)、液態(tài)溶劑及液態(tài)添加劑。固態(tài)鋰離子電池在安全性、循環(huán)性、耐高溫性、能量密度等方面展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢,對材料的性能指標要求也不同。
1.離子電導率:固態(tài)電解質(zhì)是電池內(nèi)部離子傳導的介質(zhì),離子電導率的高低直接影響電池內(nèi)阻大小和電池倍率性能。
2.鋰離子遷移數(shù):遷移數(shù)過低,陰離子會集聚在電極表面導致電池極化加劇,增大電池內(nèi)阻。
3.固固界面相容性:相關(guān)材料要具備良好的物理相容性和化學相容性,保證固態(tài)電解質(zhì)和固體電極接觸充分,在服役過程中界面接觸穩(wěn)定,不易分離,同時電解質(zhì)和電極之間無電化學副反應(yīng)發(fā)生。
4.機械性能與韌性:目前的固態(tài)電解質(zhì)體系中,聚合物電解質(zhì)具有良好的韌性,機械強度比較好,但多數(shù)無機固態(tài)電解質(zhì)質(zhì)地較脆,影響固態(tài)電池的推廣使用。
固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機液態(tài)電解液,有望從根本主解決電池安全性問題,是電動汽車和規(guī)模化儲能理想的化學電源。其關(guān)鍵主要包括制備高室溫電導率和電化學穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)以及適用于固態(tài)鋰離子電池的高能量電極材料、改善電極/固態(tài)電解質(zhì)界面相容性。
固態(tài)鋰離子電池安全性能和能量密度優(yōu)勢顯著,有望替代傳統(tǒng)電池成為下一代動力電池。一是新能源汽車的理想動力來源,目前液態(tài)鋰離子電池安全性能差,其易燃易爆問題存在重大的安全隱患,而固態(tài)鋰離子電池安全性遠遠高于傳統(tǒng)電池;二是市場前景廣闊,據(jù)預(yù)測,全球固態(tài)鋰電池需求量到2030年有望達到494.9GWh,市場空間超過1500億元。
我國鋰電池制造體系日趨完善,為固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化奠定了一定基礎(chǔ),近年來在行業(yè)政策的引導下,國內(nèi)電池企業(yè)及其上游材料生產(chǎn)企業(yè)快速發(fā)展,已形成完備的電池制造體系,國內(nèi)部分電池關(guān)鍵材料如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰正極活性物質(zhì),新型導電劑等已處于國際領(lǐng)先地位或達到國際先進水平。
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