全固态锂离子电池关键材料研究以及特点分析

随着社会的快速发展，我们的全固态锂离子电池也在快速发展，那么你了解全固态锂离子电池的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。全固态锂离子电池作为最具潜力的电化学储能装置,近年来受到广泛关注。随着循环性、安全性等综合技术指标的提升，固态二次锂离子电池应用市场将逐渐扩大，全固态锂离子电池有望成为下一代动力锂离子电池厂家主导技术路线。

全固态二次锂离子电池的优点

近年来，随着电动汽车的兴起以及对可再生能源发电的大型储能设备的迫切需求，锂离子电池的研究再次升温，安全，大容量，大功率长寿命二次锂离子电池成为人们关注的焦点。作为锂离子电池的一种新形式，固态二次锂离子电池从根本上具有锂离子电池能量密度高的优点。此外，所有固态二次锂离子电池还具有以下优点：

(1)高安全性能：由于液体电解质中含有易燃的有机溶剂，当发生内部短路时温度突然升高，很容易引起燃烧甚至爆炸。必须安装能抵抗温度上升和短路的安全装置结构，这会新增成本。但仍无法完全解决安全问题。特斯拉(Tesla)自称是世界上最好的BMS，仅今年在我国就造成了两起ModelS的严重火灾事故。因此，期望所有基于无机固体电解质的固态锂二次电池都具有高安全性。

(2)高能量密度：目前市场上使用的锂离子电池的能量密度高达260Wh/kg，正在开发的锂离子电池的能量密度可以达到300-320Wh/kg。关于所有固态锂离子电池，假如将金属锂用作负极，则电池能量密度有望达到300-400Wh/kg，甚至更高。预计所有固态二次电池都将实现更高的功率密度。固体电解质使用锂离子作为单一载体，并且没有浓差极化，因此它可以在高电流条件下工作以提高电池的功率密度。

(3)循环寿命长：固体电解质有望在液体电解质的充放电过程中防止固体电解质界面膜的持续形成和生长以及锂枝晶刺穿隔膜的问题，这可能会大大改善循环性能和使用金属锂离子电池的使用寿命。

(4)工作温度范围宽：假如所有固态锂离子电池都使用无机固体电解质，则最高工作温度有望提高到300°C甚至更高。目前，要提高大容量全固态锂离子电池的低温性能。电池的特定工作温度范围重要与电解质的高温和低温特性以及界面电阻有关。

(5)宽的电化学窗口：所有固态二次锂离子电池的电化学稳定性窗口都很宽，可以达到5V，适用于高压电极材料，有利于进一步提高能量密度。目前，基于氮化锂磷酸锂的薄膜锂离子电池可以在4.8V的电压下工作。

(6)具有柔性的优点：固体二次锂离子电池还具有结构紧凑，规模可调，设计灵活性大的特点。固态电池可以设计成厚度仅为几微米的薄膜电池来驱动微电子设备，也可以制成用于驱动电动汽车，电网储能和其他领域的大尺寸电池。在这些应用中，电池的形状也可以根据特定要进行设计。

全固态锂离子电池关键材料研究

●聚合物固态电解质：高分子聚合物固体电解质(SpE)，由于其相对，由聚合物基体(如聚酯，聚合酶和多胺等)和锂盐(如LiClO4，LiAsF4，LipF6，LiBF4等)组成。高质量，轻便，良好的粘弹性和出色的加工性能引起了广泛的关注。

●氧化物固体电解质：根据材料结构，氧化物固体电解质可分为晶体和玻璃(无定形)两种。结晶电解质包括钙钛矿型，NASICON型，LISICON型和石榴石型等。玻璃氧化物电解质的研究热点是薄膜电池中使用的LipON型电解质。

●氧化物晶态固体电解质：氧化物晶体固体电解质化学稳定性高，可以在大气中稳定存在，有利于所有固态电池的大规模生产。目前的研究重点是提高室温离子电导率及其与电极的关系。电极的相容性有两个方面。提高电导率最重要的方法是元素置换和异质元素掺杂。另外，与电极的相容性也是限制其应用的重要问题。