固态电池为什么比锂电池好,中国固态电池技术到底处于什么程度?

电池小站 2024-05-13 02:53:31

电池发展到现在,锂电池因为充放电性能极佳,广泛应用于汽车、机器人的动力,可再生能源储能,家用电器、手机、电脑等。其基本原理是:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。

固态电池与锂电池的主要区别就是,它们所用的电解质是固体还是液体。

因为这种区别,导致了两者之间性能巨大的差异。

液态电池VS固态电池

近日,广汽说他们已经取得了固态电池技术突破,2026年就可以完成开发。

宝马在不断申请各种固态电池专利,准备装在下一代电车上。

大众砸钱投资一个电池研发团队,就为了可以快点用上固态电池。

就连一向表现出对电动车不感冒的日系车企,也暗自在固态电池领域发力。

丰田截止到去年底,拥有全球最多的固态电池专利,成品最早将在2027年向市场投放。

液态电池的特点:

1.在阳极和阴极之间有一层隔膜,高电压和大电流使得其有被击穿的风险。而过度充电、撞击、进水、高温等等情况会让这种风险无限放大。

2.电池温度过高,电解液会气化分解,最后导致燃烧甚至爆炸。

3.而在低温时,电解液粘度变高甚至冻结,其电导率会急剧下降,从而使电池性能变得极差。

固态电池因为是固体,从而不存在液态电池上述三个问题。

液态电池为了保证安全性的结构设计,电解液和隔膜这两大块加起来的体积就占了电池的40%左右。固态电池可以把密度更大的电解质塞进去代替电解液和隔膜,使得正负极之间的距离缩短到10微米左右。这就极大的减小了其体积,而因能量密度可以得到极大的提高。

因为这些优点,固态电池可以轻松让电动汽车续航里程超过1000公里,并且提高安全性。

目前主要是电解质的区别,有三条技术路线,分别是:聚合物固态电池、氧化物固态电池、硫化物固态电池。这三条技术路还没有哪条占上风,各有优缺点,我国进军固态电池的企业基本是三路齐发。

固态电池与锂电池的主要区别就是,它们所用的电解质是固体还是液体。

因为这种区别,导致了两者之间性能巨大的差异。

1.聚合物电解质是最简单的,而且很多生产环节都可以与现在的电解液设备共用,现在小规模生产的主要是这种。缺点是导电率和稳定性都不算好,可能是用来过渡吧!

2.氧化物电解质没有明显的缺点和优点,各项指标都比较均衡。

3.硫化物电解质的导电率非常高,是所有公司未来都要预备的技术。缺点就是工艺太复杂,发生意外会产生有毒的硫化物气体,电极界面不太稳定容易形成比较高的阻抗。

现在全球都在布局固态电池,各国的技术水平都差不了太多,主要还是技术都不成熟!

固态电池工作原理差不多,就是把电解液换成了固体电解质一般是硫化物、氧化物或者聚合物。

隔膜也被去掉了,这样一来电池就可以做得更轻更薄。

同时,因为固态电解质电化学窗口大、热稳定性高可以兼容更高电压的正负极材料,电池能量密度也就更高。

能做到量产吗?

卷归卷,固态电池的难度也不是一般的高,比前已经有不少厂商早早说要量产固态电池,最后都没有下文。

丰田是其中一个,他们从2006年就开始研究固态电池到2017年的时候,就说自家固态电池可以在3年后进入市场。

结果到了2019年,丰田CEO又改口说2020年东京奥运会会先推出一台搭载固态电池的原型车。

中国参与的企业非常多,宁德时代相对比较低调,生产的主要还是“半固态电池”,其生产的“凝聚态电池”(也是半固态)已经用于飞机上。

现在因内大部分企业公开的全固态生产计划是在2027年~2030年量产,相对于日本多次发布量产计划又多次推迟,中国有可能在量产阶段早于日本。大家拭目也待吧!

来源:笔者整理于网络

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