新的固態電池技術又登場了!根據了解,廉價、大容量的固態電池有可能使以往的實用化構思提前實現。
據悉,開發該固態電池產品的是比利時的研究機構IMEC,松下也參與了其中電解質材料的開發。IMEC宣布,開發出了體積能量密度為425 h /L的固體電解質鋰離子充電電池(圖1)。假設正極活物質使用磷酸鐵鋰(LFP),而負極活物質使用金屬鋰。
這張圖展示了使用電解液的鋰離子電池和IMEC開發的固體電池的體積能量密度變遷。作為電解液鋰離子電池產品,400 Wh/L已經是其標準值,在實驗室中也存在過700 Wh/L的實例,如果未來沒有突破,那么800 Wh/L可能是其界限,但固態電池將在不久的幾年內超過這一界限。目前來看,全固態電池是比不上電解液電池的,但從圖中的增長趨勢可看到,其能量密度的年增長率幾乎呈直線上升,同時固態電池將在2020年之后后來居上,在2024年大約可達到1000 Wh/L,而且充電速率可達2-3c(20-30分鐘充電)。
由液態向固態轉變?IMEC電池的最大特點是其制造過程(圖2),與目前的電解液電池相同,首先是正極的形成,然后將液體電解質滲透到正極材料中。
IMEC的整個固體電池的制造過程概要(a):首先在聚電體上形成正極材料,在那里參入作為電解質前體的液體材料,將其固體化后形成負極層等。與以往的固體電解質不同,具有能夠在一定程度上利用現有的鋰離子電池制造裝置等優點(b)。
不同之處在于,使電解質干燥后變為固體從而形成負極。實現起來也較容易,只需要在量產時對現有的電解液電池用裝置進行略微的變更,就可以很好地利用,因此即使是全固體電池,也沒有必要對其進行高額投資。實際上,IMEC目前已基本確立了批量生產大型電池的技術,該公司計劃在2019年內進行尺寸大小為A4、容量為5Ah的電池試制。
由于電解質最初是以液體的方式滲透到電極的各個角落,所以在固體電池中“電極與固體電解質的接觸面積小、界面電阻非常高”的現象也難以發生。從你的角度來看,哪種電池會在未來更得市場?
責任編輯:gt
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