隨著全球電動(dòng)車(chē)?yán)顺毕?，關(guān)于固態(tài)電池的新聞越來(lái)越多：從Fisker宣稱(chēng)開(kāi)發(fā)充電1分鐘行駛500公里的固態(tài)電池，到寶馬已與SolidPower進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)下一代電動(dòng)車(chē)用固態(tài)電池，再到豐田又宣稱(chēng)將在2025年前實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的實(shí)用化。作為下一代電池技術(shù)的代表，固態(tài)電池引發(fā)市場(chǎng)高度關(guān)注。

固態(tài)電池是采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池。工作原理上，固態(tài)鋰電池和傳統(tǒng)的鋰電池并無(wú)區(qū)別：傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池被稱(chēng)為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負(fù)兩極，中間為液態(tài)電解質(zhì)，鋰離子在電解液中遷移來(lái)完成正負(fù)極間的穿梭實(shí)現(xiàn)充放電，而固態(tài)電池的電解質(zhì)為固態(tài)，相當(dāng)于鋰離子遷移的場(chǎng)所轉(zhuǎn)到了固態(tài)的電解質(zhì)中。固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池的核心。

固態(tài)電解質(zhì)不可燃燒，極大提高電池安全性。與傳統(tǒng)鋰電池相比，全固態(tài)電池最突出的優(yōu)點(diǎn)是安全性。固態(tài)電池具有不可燃、耐高溫、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)的特性，避免了傳統(tǒng)鋰離子電池中的電解液泄露、電極短路等現(xiàn)象，降低了電池組對(duì)于溫度的敏感性，根除安全隱患。同時(shí)，固態(tài)電解質(zhì)的絕緣性使得其良好地將電池正極與負(fù)極阻隔，避免正負(fù)極接觸產(chǎn)生短路的同時(shí)能充當(dāng)隔膜的功能。

然而，要將固態(tài)電池推向市場(chǎng)，仍面臨很大的問(wèn)題，即如何制造出既堅(jiān)固耐用又足夠薄的電解質(zhì)，來(lái)作為良好的離子導(dǎo)體。在理想情況下，這些電解質(zhì)應(yīng)該只有幾十微米厚，類(lèi)似于今天鋰離子電池的隔板，但是大多數(shù)固體電解質(zhì)采用的是陶瓷材料，如果做得太薄，很容易破碎。

據(jù)外媒報(bào)道，加州大學(xué)圣地亞哥分校材料科學(xué)家PingLiu，以及馬里蘭大學(xué)和加州初創(chuàng)公司LioxPower研究人員，開(kāi)發(fā)了一種制造固態(tài)電池電解質(zhì)的新技術(shù)。在制造過(guò)程中，通過(guò)對(duì)溶液進(jìn)行干燥，形成離子導(dǎo)電復(fù)合材料，這種材料可同時(shí)作為電解質(zhì)和正極涂層。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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該電解質(zhì)溶液是一種含有β-硫代磷酸鋰(β-Li3PS4)的硫化物基材料。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)多種方式來(lái)合成這種材料，包括使用不同的親核試劑、溶劑和機(jī)械支持物，但最關(guān)鍵的起始成分總是硫化鋰(Li2S)和硫化磷(P2S5)。所產(chǎn)生的β-Li3PS4溶液很清澈，在干燥時(shí)形成非常均勻的電解質(zhì)層，可以直接沉積在硫化鋰正極上。Liu說(shuō):“我們通過(guò)連續(xù)的過(guò)程來(lái)制造電池，而不需要分別制造單獨(dú)的層體，所以，不必費(fèi)力處理非常薄的材料?！?/p>

傳統(tǒng)鋰離子電池和固態(tài)電池制造技術(shù)，通常是將單層電解質(zhì)堆疊組合在一起。這種能源密集型技術(shù)，需要用球磨機(jī)混合粉末與粘合劑，然后將其鑄造成板材，再通過(guò)高溫和高壓平臺(tái)，進(jìn)行燒結(jié)或壓制。Liu的方法解決了這些問(wèn)題。另外，研究人員對(duì)β-Li3PS4溶液進(jìn)行調(diào)整，以防止枝晶生長(zhǎng)，從而打造更安全的電池。

鋰枝晶的形成，是由于電場(chǎng)不均勻、表面化學(xué)或其他原因，導(dǎo)致鋰離子在負(fù)極表面發(fā)生不均勻沉積，從而形成針狀突起。如果任由枝晶形成，就會(huì)引起火災(zāi)。CSIRO的Best稱(chēng)：“負(fù)極上長(zhǎng)出來(lái)的枝晶，與正極接觸，會(huì)引起局部過(guò)熱，溫度可能高達(dá)1500到2000攝氏度?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的電解質(zhì)，可與枝晶自發(fā)反應(yīng)，形成惰性產(chǎn)物，有助于防止電池短路。Liu說(shuō)：“這與傷口上長(zhǎng)疤的過(guò)程非常相似。因此，我們稱(chēng)它為一種自我愈合和自我形成的機(jī)制。”

目前為止，研究人員已經(jīng)為這種獨(dú)特的電解質(zhì)制造技術(shù)申請(qǐng)了五項(xiàng)專(zhuān)利。研究團(tuán)隊(duì)希望，在未來(lái)兩至三年內(nèi)，以每千瓦時(shí)低于100美元的成本，制造出容量為2Ah的固態(tài)電池工作原型，接近今天大多數(shù)智能手機(jī)電池的容量，進(jìn)一步推進(jìn)固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程。

斯坦福大學(xué)研發(fā)不足10μm的固態(tài)電解質(zhì)

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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斯坦福大學(xué)崔屹課題組設(shè)計(jì)了一種全新的不足10μm的超薄、柔性、聚合物復(fù)合固體電解質(zhì)，可以確保全固態(tài)鋰離子電池的安全性能。

圖1.聚合物-聚合物SPE設(shè)計(jì)

要點(diǎn)1：設(shè)計(jì)理念

復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)必須由堅(jiān)固、不易燃的主體制成，采用具有垂直排列的納米通道和鋰離子導(dǎo)電SPE填料。高模量主體防止枝晶滲透，而對(duì)齊的通道增強(qiáng)SPE填料的離子導(dǎo)電性。復(fù)合電解質(zhì)的超薄和聚合物-聚合物性能使得全電池具有極大的柔韌性，低電解質(zhì)電阻和潛在的高能量密度。研究團(tuán)隊(duì)采用高模量的納米多孔聚酰亞胺（PI）主體和PEO/鋰雙（三氟甲磺?；啺罚↙iTFSI）聚合物電解質(zhì)進(jìn)行概念驗(yàn)證，這種PI/PEO/LiTFSI固體電解質(zhì)中，超薄多孔PI基質(zhì)厚度僅8.6μm。

要點(diǎn)2：優(yōu)異性能

雖然商業(yè)鋰離子電池的理論能量密度接近480Whkg-1，但是當(dāng)在計(jì)算中考慮金屬殼體，正負(fù)極集流器時(shí)，理論值減少一半。如果進(jìn)一步考慮隔板和液體電解質(zhì)時(shí)，能量密度理論值還要進(jìn)一步降低。然而，當(dāng)使用PI/PEO/LiTFSI電解質(zhì)（246Whkg-1）時(shí)，全固態(tài)電池的能量密度與液體電解質(zhì)電池的能量密度相當(dāng)，并且遠(yuǎn)高于其他的電解質(zhì)電池。

全固態(tài)電池中超薄超輕的PI/PEO/LiTFSI（1.12mgcm-2）具有與隔膜/液體電解質(zhì)（1mgcm-2）相似的面積密度，確保其優(yōu)于其他固體電解質(zhì)系統(tǒng)。由于全固態(tài)LIB的電池外殼可能比液體電解質(zhì)LIB更簡(jiǎn)單，所以固體聚合物-聚合物復(fù)合材料LIB的能量密度可能會(huì)更高。進(jìn)一步，通過(guò)高容量鋰化學(xué)，例如硫和金屬鋰，可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。

由于PI膜不易燃，力學(xué)強(qiáng)度高，即使經(jīng)過(guò)1000多小時(shí)的循環(huán)，也可持續(xù)防止電池短路，保證安全性。垂直通道可提高注入的離子電導(dǎo)率（30°C時(shí)為2.3×10-4Scm-1），基于PI/PEO/LiTFSI固體電解質(zhì)制造的全固態(tài)鋰離子電池在60°C時(shí)具有良好的循環(huán)性能（C/2速率下200次循環(huán)），并可承受彎曲，切割和釘子穿透等測(cè)試。