钜大LARGE | 点击量：4839次 | 2019年09月19日
全球大热的全固态锂电池技术详解
随着电动汽车在我国突飞猛进的发展，动力电池作为其核心零部件一直备受关注。关键零部件的提升，直接影响着我国电动汽车发展的提速。1月7日，中国电动汽车百人会组织了“把握全球变革趋势实现高质量发展”的热点问题交流会，欧阳明高教授以专业眼光对全固态锂电池技术进行了详尽的分析。
五大优势加身，全固态锂电池技术值得关注
所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态，不含任何液态组份的锂电池，全称是“全固态电解质锂电池”。因此，全固态锂电池，已经是一个字不能少、不能变的最简称呼。为了助于理解，欧阳教授举例表示，这就像“全固态”跟“固态”是不一样的，“锂电池”和“锂离子电池”不是一个概念。这个全固态锂电池又分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池，一次电池已经有所应用。而全固态锂二次电池又分成全固态锂离子电池和锂金属电池，这又是两个需要区分的概念。所谓全固态金属锂电池，就是负极用的是锂金属，而我们现在负极大用的是碳或者硅碳或者钛酸锂。
欧阳教授表示，全固态锂电池的概念比锂离子电池出现的更早。众所周知，锂离子电池只出现了25年左右，是日本人发明的，到现在25年，真正到车上用就10多年，所以很年轻但是进步很快。早期所指的全固态锂电池，都是指金属锂为负极的全固态金属锂电池，所以一说全固态往往说到这个，就是说全固态的是以锂金属为负极的，这就是以前的概念。
针对全固态锂电池，欧阳教授总结了以下几个潜在的技术优势。首先就是安全性高，因为全固态锂电池没有有机溶剂作为电解质，因此不会引发电解液燃烧问题;第其次就是能量密度高。当然固态电解质的密度和使用量高于液态电解质，在正负极材料相同的时候，他的优势是不明显的。但有了固态电解质之后就没有电解液泄漏问题，所以它可以一片片全部叠起来，不像液态电解质需要软包包起来，这样体积比能量就会高。第三，全固态锂电池正极材料选择的范围宽，因为负极是锂金属，正极不含锂都可以。最后，全固态锂电池电解质的电压窗口会更宽些，正极材料选择范围也就大，比能量也可以提高;此外，全固态锂电池系统比能量高。由于电解质无流动性，可以方便地通过内串联组成高电压单体，利于电池系统成组效率和能量密度的提高。
四大问题待解决，固态锂离子电池发展可能性大
第二个问题就是固/固界面接触性和稳定性差。液体跟固体结合是很容易的，渗透进去。但是固体和固体接触性和稳定性就不是太好了，这是它很大的一个问题。硫化物电解质虽然锂离子导电率已经提高了，但是仍然有界面接触性和稳定性问题。第三个问题是金属锂的可充性问题。在固态电解质中，锂表面同样存在粉化和枝晶生长问题。其循环性，甚至安全性等还需要研究。此外，制造成本偏高也是其发展的一大问题。
基于上述问题，特别是固态界面接触性/稳定性和金属锂的可充性问题，真正意义上的全固态金属锂电池技术，现在仍然还是不成熟的，还存在技术不确定性。目前展现出或者有突破的，有性能优势和产业化前景的，主要是固态锂离子电池。
美求突破，中日韩较保守，各国固态锂电池区别化发展
那么，固态锂离子电池跟全固态锂电池有什么区别呢?欧阳教授表示，固态电池不一定是全都是固态电解质，还有一点液态，是液态跟固态混合的，看混合的比是多大。而真正的固态锂离子电池，其电解质是固态，但在电芯中有少量的液态电解质;所谓半固态，就是固态电解质、液态电解质各占一半，或者说电芯的一半是固态的、一半是液态的，所以还有准固态的，就是主要为固态、少量是液态。
欧阳教授对于固态锂电池国内外的发展动态进行了详尽的分析，他表示，现在固态锂电池持续升温，美国、欧洲、日本、韩国、中国都在投入。
虽然都在发展同一个技术，但各个国家的心态却不太一样。例如美国，以小公司，创业型公司为主。欧阳教授指出，美国有两家公司还是不错的，都是初创公司，一个是S-akit3，续驶里程能到500公里，现在还处于初级阶段。还有一个Solid—State，还有一家公司被宝马等几家大公司投资了。因此美国主要是小公司、创业公司干，立足于颠覆性技术。
再来看中日韩为代表的亚洲国家，欧阳教授评价到：“日本基本上都是固态锂离子电池，最著名的当属丰田，将在2022年实现其商品化。但其实丰田做的不是全固态锂金属电池，而是固态锂离子电池，它的负极是石墨类，硫化物电解质，高电压正极，单体电池容量15安时，电压是十几V的那种。2022年实现商品化，这个是靠谱的”。所以在日本，并没有颠覆，还是锂离子电池，正负极还可以用以前的。韩国在电池方面的发展与日本也是大同小异，也是石墨类负极，并不是金属锂负极。欧阳教授表示：“中、日、韩的发展情况是类似的，因为我们已经有了很大的锂离子电池的产业链，不希望推倒重来”。
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