钜大LARGE | 点击量:3525次 | 2019年12月08日
固态电池的电解质为什么这么安全?还要从原材料说起!
为了解决这个安全性的问题,也是有很多办法,安全性跟容量有关系,容量越大,安全性越差。这个安全性的指标比较高,它的电压是2V,充电可以充到更高一点,那么电压越高,安全越差。
另外个改善安全性就是固态电池,它的电解质也两种,一种是聚合物,另外一种无机材料。特别是我要强调聚合物,现在有人说做成世界上第一个固态电池,它不是聚合物,它里面是含了液体的。
同时,要考虑锂硫电池,锂硫电池一个问题就是中间产物是多硫化物,由于穿梭效应达到金属锂负极使之失去活性。解决方案是采用固体电解质,还有一个锂空气电池是开放体系,空气电池是开放的,开放的空气里头有水分,有二氧化碳,如果说是用液体电解质的话,吸到水肯定不行,如果二氧化碳马上形成碳酸锂,碳酸锂就沉淀,所以一定要用固态电解质。
博士公司2015年做了一个预判,能量密度是现有产品的两倍以上,成本更低,一辆用目前的电池只行驶100迈,用固体电池后可行驶200迈。目前的锂离子电池的负极是石墨的,这样的话,博士公司就把美国一个丰田汽车正在研究由全固体电池提供动力的电动车,因为是国有企业,动作比较慢,就没弄成。丰田2020年要开始销售全固态电池的电动车,那么据说,充电时间可以减少,但是我一直没查到,它的电池体系,它计划2020年开始销售,,现在应该已经开始在研究了。
那么固态电池用的固体电解质目前有两大类,一大类无机的,一类是高分子类的。
还有两种材料,一个是反钙钛矿,现在也建了一个团队,它的电导率比锂硫低。这有个问题,就是钛是要变色的,所以有人说,这个材料在锂的固体电解质里面没法用,但是,这个材料并不排除可用。那么目前还有一种是磷酸盐的材料,这是我们目前实验室正在研究的工作,所以这五类材料可以用的,应该说这五类材料里头有我们中国人的贡献,还是值得欣慰的一件事情。
聚物电解质有很重要的优点,机械强度、柔性,容易加工,特别是可以加工成薄膜,
高分子材料PEO,锂盐,用的固体材料就是磷酸锂氯,混起来以后,做成这种薄状的东西,这个是实物,有柔性的,这是文献里头的工作。如果用它来做个固体电池的话,是金属锂做负极,正极材料是用的磷酸铁锂,它包了碳。
这是国外几个工作,一个用薄膜做,这个是固体电解质是非晶态的,这是氧化硅、氧化锂,可以买得到的,这个是例子,循环已达三万多次,就是薄膜电池应该说是还是可以的。