钜大LARGE | 点击量：985次 | 2021年04月08日
三元锂电终结者是固态电池吗？
锂离子电池因其具有能量密度高、自放电率低、循环效率高，循环寿命长等特点，颇受新能源汽车产业的青睐，市场发展潜力巨大。
但目前的锂离子电池技术尚未成熟，安全性不稳定的问题仍然存在。
现在所使用的锂离子电池成本较高，技术也不成熟，所产的锂离子电池存在不少安全隐患。哈尔滨工业大学教授王振波表示。
是否安全对锂离子电池储能来说非常关键。清华大学材料学院副教授李亮亮强调，目前市场上商用的锂离子电池一般都采用有机液态电液，它的缺点是易燃烧，还可能渗漏液体，造成环境污染。
两个月前在韩国灵岩发生的锂离子电池设备起火事件似乎印证了这一说法。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
目前选择使用的液态有机电解液易燃易爆，用固态电解质代替液态电解液，是我们公认可以提升锂离子电池安全性能最为有效的方法之一。我国科学院青岛生物能源与过程研究所副研究员董衫木表示。
固态电解质不易燃，还不会出现液态电解液，因此不带腐蚀性，是解决电池安全性问题的有效方法，也符合未来电池发展的趋势。
高安全性是储能电池应用的基础和前提，固态化是解决二次电池安全性的最佳途径。固态锂离子电池已进入全球加快布局和研发的阶段，很多著名机构都在开发固态锂离子电池。
目前，包括德国大众、韩国三星、日本丰田和我国宁德时代在内的众多电池和汽车厂商，都加大了固态电池研发投入，已有部分电池进入装车测试阶段。尽管前景可期，但由于技术和工艺上的种种问题，发展固态电池的道路绝非一帆风顺。
作为固态电池的核心材料，目前在固体锂离子导体的单一指标上已有所突破，但综合性能尚不能满足大规模储能需求。现今固态电池采用的固态电解质普遍存在性能短板，距离高性能锂离子电池系统的要求仍有不小的差距。
在固体电解质中锂离子传输阻抗很大，与电极接触的刚性界面接触面积小，在充放电过程中电解质体积的变化容易破坏界面的稳定。
此外，在固态锂离子电池中，除了电解质和电极之间的界面，电极内部还存在复杂的多级界面，电化学以及形变等因素都会导致接触失效影响电池性能。
第三，长期使用时稳定性不理想也是长寿命储能固态电池发展的瓶颈。
固态电池在服役过程中结构与界面会随时间发生退化，但退化对电池综合性能的影响机制尚不明确，难以实现长效应用。而构建高性能固态电池要从两方面入手，一是构建高性能的固态电解质，二是提高界面的相容性和稳定性。
针对固态电池，我们要从最基础的材料、界面、单体，一直到最终的系统模块进行研究，只有从根本上解决了关键材料和界面问题，才能开展系统的工艺研究，从而满足单电池的性能要求。
而面对发展过程中接连不断的挑战，各种新技术百家争鸣，一些固态电池技术有了最新突破。
比如，在固体电解质材料上，业内发现基于石榴石结构的锂镧锆氧（LLZO）固体电解质体系的固态电池具有优异的循环性能和倍率性能，它也因此成为一大技术热点。
董衫木告诉记者了另一种电解质材料思路刚柔并济，使用刚性的聚合物骨架和无机颗粒与柔性的聚合物离子传输材料融合。
通过聚合物和聚合物之间，以及聚合物和无机颗粒之间的路易斯酸碱相互用途，可为锂离子传输创造新通道，大幅提升电解质的综合性能。
通过凝胶态的聚合物对界面进行修饰，新增接触面积的同时还可以缓冲循环过程中的体积效应，在室温下经过300次循环，基本无退化，这样的结构设计较好的改善了电池性能。
除了固态电解质和界面，固态电池一体化设计也非常重要。因为对储能、新能源汽车等不同领域来说，要有针对性的进行电池结构设计。
总的来说，关于固态电池的研究，目前还是偏学术多一些，在产业化方面，因为一些关键技术涉及到各个公司核心技术而无法获取，导致基于工程化应用方面的技术还是要进行进一步探究。锂空气电池是一种用锂作阳极，以空气中的氧气作为阴极反应物的电池。放电过程：阳极的锂释放电子后成为锂阳离子（Li+），Li+穿过电解质材料，在阴极与氧气、以及从外电路流过来的电子结合生成氧化锂（Li2O）或者过氧化锂（Li2O2），并留在阴极。锂空气电池的开路电压为2.91V。
锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，因为其阴极（以多孔碳为主）很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。理论上，由于氧气作为阴极反应物不受限，该电池的容量仅取决于锂电极，其比能为5.21kWh/kg（包括氧气质量），或11.14kWh/kg（不包括氧气）。相对与其他的金属-空气电池，锂空气电池具有更高的比能（见下表）[1]，因此，它非常有吸引力。
科学家们非常希望锂空气电池有一天能取代我们目前使用的锂离子电池。锂离子充电电池已经被使用了近25年，剑桥大学化学系的ClareP.Grey教授在电话中说，25年前，结构更为紧凑的锂离子电池为便携式电子产品的出现铺平了道路，使我们随身携带的电子设备变得更为轻巧便携。锂离子电池技术在当时更适合消费者，而如今，是时候让锂空气电池来替代它了。
没有哪位化学家或工程师会说，锂离子电池是完美的。随着电动汽车的越来越普及，研究人员也开始将精力集中在研究锂空气电池上。因为锂空气电池比锂离子电池轻得多，更轻的汽车意味着更长的续航里程。可以肯定的是，锂空气电池在理想情况下具有更高的能量密度。理论上说，只有这种电池能让电动汽车在不必携带巨大而笨重的电池组的情况下，拥有可媲美汽油车及柴油车的续航里程。
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