固態锂電池量産需要克服的原因

TIME: 2021-11-02 新聞資訊

固態锂電池研發制造理論已經被提出很久時間了，但是到目前爲止市場上依然看不到固態锂電池商用的影子，这是为什么呢？因为固态锂電池要实现商用的话，还有很多技术难题需要客服的。那都有哪些呢？

针对固态锂電池面临的难点和挑战，大致可以汇总为如下三条。

1、固态锂電池使用的電解質还没有找到最适合的

電解質是电池中电子（锂离子）流通的介质，其导电性能的好坏对电池性能至关重要。固态电极与固体電解質之间会形成固界面，界面阻抗会高引出库伦效率问题、固态電解質与正负极产生副反应；正极锂离子脱嵌过程中产生的氧将会与硫化物固态電解質中的锂产生强烈的静电作用，電解質与正极材料之间阳离子的互扩散会形成SEI膜（一种覆盖在电极表面的钝化层），并在反复的循环中出现增厚、阻碍离子运输的现象。这一现象也会导致电池的库伦效率降低。而電解質界面的稳定性对全固态锂電池长循环寿命又至关重要。

2、電解質从“液态”转向“固态”充满挑战。

在固态電解質选择、电芯设计上需要不断解决循环过程中固相界面接触及体积膨胀问题。其中，氧化物材料的柔韧性比较差，界面接触较差，会导致界面阻抗增加；聚合物则存在着导电率过低的问题，比现在液态電解質的导电率低4-5个数量级；硫化物固态电池则面临電解質对空气敏感、制造条件苛刻、原材料昂贵、规模化生产技术不成熟等问题。为了兼顾高能量密度、高安全、长寿命等综合性能，固态电池需要匹配高比能的正负极材料，如高镍三元正极、硅碳负极、金属锂负极等。这些高比能正负极材料的引入也为研制固态电池带来了一系列挑战，仍需要反复实验和比较，提出综合优化的解决方案。而整个过程中不管是新材料的开发还是老材料的改良都需要耗费巨大的时间、精力和投入。在此，必须像科研人员致敬！

3、固态锂電池批量制造面临工程和成本问题。

到目前爲止，固態電池的原型已經開發成功，但電動汽車要實現長續航需要的電芯數量至少是迄今爲止在實驗室測試的20倍。目前每塊電池的制造成本約爲10萬美元，這意味著工廠將很難批量制造。從實驗室到工廠的研制過程能否加快，在生産線上能否生産出標准的固態電池，性能是否達到人們的期望，是否具備在車用領域商業化應用，這些都是極爲關鍵的標准。盡管有高能量密度、高安全性的突出優勢，但就目前業界的研發進展來看，現階段固態電池在材料成本、加工成本、量産能力等方面都或多或少存在著短時間無法突破的短板。如果有參與過電動汽車國態電池項目開發的對這點估計體會尤爲深刻，這造的哪是車啊！

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