新一代電池走向

1、新一代電池走向全固態(tài)新一代電池走向全固態(tài)1.全固態(tài)鋰電池的結(jié)構(gòu)全固態(tài)鋰電池的結(jié)構(gòu) 全固態(tài)鋰二次電池，簡稱全固態(tài)鋰電池，即電池各個原件，包括正 負(fù)極，電解質(zhì)全都采用固態(tài)材料的鋰二次電池。全固態(tài)鋰電池在結(jié)構(gòu)上要比傳統(tǒng)鋰電池簡單，所以在全固態(tài)鋰電池中，電解液、電解質(zhì)鹽、隔膜等都不需要使用，大大簡化了電池構(gòu)建步驟。圖1 傳統(tǒng)鋰電池與固態(tài)鋰電池的區(qū)別圖 全固態(tài)鋰二次電池按電解質(zhì)區(qū)別劃分為兩大類：有機(jī)電解質(zhì)的聚合物全固態(tài)鋰電池和無機(jī)電解質(zhì)的無機(jī)全固態(tài)鋰電池。通過圖2可以看出聚合物固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點是安全性較高，能制備成各種形狀、通過卷對卷生產(chǎn)的方式相對簡單。無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的明顯優(yōu)點是安全性極高，壽命長，是各

2、類微型電子產(chǎn)品電源的最佳選擇。 與全固態(tài)鋰電池相比，傳統(tǒng)鋰電池在安全性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及，高溫下有燃燒甚至爆炸危險。 圖2 不同類型的鋰基電池的特性比較 傳統(tǒng)鋰離子電池有較大的安全隱患，每年因電池燃燒甚至爆炸而造成的事故屢見不鮮（見圖3）。2.2.全固態(tài)鋰電池的安全優(yōu)勢全固態(tài)鋰電池的安全優(yōu)勢圖3 傳統(tǒng)鋰電池爆炸事例 全固態(tài)鋰電池的安全性遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)鋰電池，究其原因，在于兩者采用的電解質(zhì)不同。傳統(tǒng)鋰電池采用有機(jī)電解液，因過度充電、內(nèi)部短路等異常時電解液發(fā)熱，有自燃甚至爆炸的危險。 全固態(tài)鋰電池采用固態(tài)電解質(zhì)，不含易燃、易揮發(fā)成分，不存在漏液現(xiàn)象，抗溫度性能好。有望徹底解決電池的安全性問題。3.全固態(tài)鋰電池

3、的材料全固態(tài)鋰電池的材料固態(tài)電解質(zhì)固態(tài)電解質(zhì)硫化物溫室中電導(dǎo)率高；易成型；大氣中不穩(wěn)定！氧化物氧化物高的離子電導(dǎo)率；高的離子電導(dǎo)率；良好的穩(wěn)定性；良好的穩(wěn)定性；高機(jī)械強(qiáng)度；高機(jī)械強(qiáng)度；高氧化電位。高氧化電位。LiPON與金屬鋰、正極材料與金屬鋰、正極材料具有良好的穩(wěn)定性。具有良好的穩(wěn)定性。離子電導(dǎo)率低；離子電導(dǎo)率低；難以與電極粉體形成復(fù)合難以與電極粉體形成復(fù)合電極，只能用于薄膜電極，只能用于薄膜電池電池。聚合物電解質(zhì)聚合物電解質(zhì)柔韌性好柔韌性好易加工；易加工；溫室電導(dǎo)率低。溫室電導(dǎo)率低。3.1 電解質(zhì)材料電解質(zhì)材料3.2 電極材料電極材料4.鋰電池的應(yīng)用與發(fā)展鋰電池的應(yīng)用與發(fā)展圖4 全球鋰電池使用狀況圖 從圖4可看出，隨著社會的發(fā)展，和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鋰電池的應(yīng)用充斥著我們的生活的方方面面。社會對鋰電池的需求量也從未大刀飽和。 圖5 鋰電池的發(fā)展路徑 從圖5的三幅圖中，我們可以看出在社會發(fā)展需求和市場需求的推動下，基于新概念、新材料和新技術(shù)的鋰二次電池