鉅大LARGE | 點擊量：1270次 | 2019年05月27日
安全性是固態(tài)電池最大優(yōu)勢
“不久之后，國內將建設10條固態(tài)電池生產(chǎn)線?！苯?，在一次有關新能源汽車的技術發(fā)展研討會上，有關專家釋放的這條消息引起了記者注意。在液態(tài)電池“橫掃”整個電動汽車動力電池市場的當下，固態(tài)電池突然平地而起，這讓行業(yè)不得不為之側目。
安全性是最大優(yōu)勢
自電動汽車推廣以來，因鋰離子電池燃燒而發(fā)生事故的新聞一直未曾間斷，現(xiàn)階段所使用的動力電池安全性問題已引起全社會廣泛關注，可以看到，為破解安全隱患，近幾年鋰電池行業(yè)各個環(huán)節(jié)方都在不遺余力地解決電池安全問題。
與此同時，為提高電動汽車續(xù)駛里程，實際情況是，已有多個國家制定了電芯能量密度進一步提升到300～400千瓦時的計劃。因此，如果從應用層面出發(fā)，就需要未來的電池既具備安全性，又同時擁有高能量效率的特性。
盡管目前動力電池在電池模塊和系統(tǒng)設計方面，已經(jīng)采取了先進的電源管理技術、冷卻技術、密封技術、散熱技術等，基本滿足了電動汽車對安全性的要求，但依然存在著熱失控、過熱、起火燃燒甚至爆炸的危險，行業(yè)專家認為，導致其燃燒爆炸的根本原因，是鋰離子電池電解質屬于可燃的有機溶液。因此，固態(tài)電解質的電池則被看作是解決動力鋰電池安全問題的終極方案。中國科學院寧波工業(yè)技術研究院新能源技術研究所研究員許曉雄認為：“在新型二次化學儲能電源中，基于固體電解質的全固態(tài)鋰電池的優(yōu)勢與特點是很明顯的，目前，企業(yè)、科研單位、高校都非常關注這一領域，并在努力地推進相關研究工作?！?/p>
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
據(jù)一位不愿具名的業(yè)內專家介紹：“固態(tài)電池由正極、負極、電解質、集流體和外殼構成，其中關鍵部件是前三者。如果在固態(tài)鋰空氣電池中，固態(tài)電解質可以將空氣正極側和鋰金屬負極側分離，能夠完全防止大氣成分和鋰金屬的直接反應，從安全性上說，固態(tài)電解質具備很高的機械強度來阻止鋰枝晶穿透；從穩(wěn)定性上說，以氧化物體系為主的固態(tài)電解質可以表現(xiàn)出優(yōu)良的穩(wěn)定性，同時也能夠解決開放型空氣電池的漏液和電解液揮發(fā)問題?！?/p>
在百人會夏季論壇上，陳立泉同樣對固體電池安全性特征作了說明，他談到，當電池出現(xiàn)局部短路時，只是聚合物發(fā)生熔化，熔化以后成為絕緣體，不會著火。
電導率難題待破解
“固態(tài)電池在安全性方面確實具備很大優(yōu)勢，但根據(jù)目前的研發(fā)進展，能量密度方面的優(yōu)勢還暫時無法完全展現(xiàn)。”許曉雄告訴記者。
寧波索福人能源技術有限公司董事長王蔚國進一步向記者解釋：“固態(tài)電解質的鋰離子電導率通常比液態(tài)的水系和非水系電解液低，在電池組裝過程中和鋰金屬以及空氣正極之間的界面阻抗較大，這就造成固態(tài)鋰空氣電池的能量利用效率和輸出功率目前低于液態(tài)的水系和非水系電解液體系。也就是說，固態(tài)電池在能量密度方面暫時不具備優(yōu)勢。”
王蔚國指出：“由于固態(tài)電解質電導率總體低于液態(tài)電解液，這導致了目前固態(tài)電池的倍率性能整體偏低，內阻較大，所以固態(tài)電池暫時無法滿足快充要求。不過，固態(tài)電解質的電導率也會隨著溫度上升而有明顯的提高，也就是說，固態(tài)電池最好在高一點的溫度下工作，才能發(fā)揮良好的性能。否則當溫度低時，固態(tài)電池的電導率就低，動力性隨之變差?！?/p>
據(jù)了解，即便是在法國已經(jīng)運行兩年的3000余輛全固態(tài)電池出租車，其工作溫度也必須在60～80℃之間。
顛覆產(chǎn)業(yè)為時尚早
中國科學院物理研究所研究員、清潔能源中心常務副主任、固態(tài)離子學課題組組長黃學杰向記者表示：“盡管法國巴黎已經(jīng)研發(fā)出了基于高分子聚合物固體電解質的大容量固態(tài)鋰電池，并應用于實踐，但目前還沒有展示出它的真正優(yōu)勢?！?/p>
黃學杰認為：“一種材料從實驗室走向社會應用層面，一般需要十年左右時間，而固態(tài)電池正處于研究階段，因此要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還尚需時日。目前，我們已經(jīng)預測出固態(tài)電池具有高安全性（特別是高比能狀態(tài)下的安全性）、長壽命的優(yōu)勢，由于現(xiàn)在還沒有出現(xiàn)真實的產(chǎn)品，所以只能認為，固態(tài)電池所具備的以上優(yōu)勢僅是研發(fā)工作者的猜測。只有當它展示出自身優(yōu)勢時，才能真正為市場所接受。”
王蔚國表示：“當前，特斯拉所運用的三元鋰電池技術已經(jīng)非常成熟，即便固態(tài)電池在十年內量產(chǎn)出來，也只能與前者共存，而不會產(chǎn)生顛覆性意義?！?/p>
同樣，黃學杰也認為：“目前出現(xiàn)的一些概念，依然不具有顛覆性作用，所以作為液體電解質的電解液仍有十年至十五年的市場空間，我們不必擔心液態(tài)電池會消失?！辈贿^他向記者表示，依然看好固態(tài)電池的發(fā)展前景。
陳立泉在百人會夏季論壇上曾表示，如果固態(tài)電池的研發(fā)工作得到進一步支持，或許五年之內可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?？上驳氖牵?，在由中國科學院青島生物能源與過程研究所舉辦的“清源聚能、共謀發(fā)展——建所十周年學術論壇”上，記者獲悉，一種具有高熱穩(wěn)定性、優(yōu)異力學強度、寬電化學窗口和高室溫離子電導率的全固態(tài)聚合物電解質被宣布得到成功研制，這被視作有望大規(guī)模應用于車用動力電池的制造。
