【科敏传感•洞见】中科院李泓：从液态到全固态电池看储能技术发展

高工锂电 · 公众号 · · 2017-05-21 21:19

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目前，液态电解质锂离子电池已经进入第三代。其中，正极材料的电压和容量不断得到提高，负极逐渐转向高容量材料，电解液进一步功能化，而陶瓷隔膜还在不断发展中。在2016年国家新能源汽车重点专项中，各企业申报的研发方案显示，对于300Kw/h的锂离子动力电池路线基本选择高镍和NCA。此外，由于纳米硅的技术进步，颗粒尺寸逐渐下降，循环性也得到迅速提升，但是关键要解决电池的安全性能以及循环性能。

在世界范围内，日本早在2008年就制定了国家计划，并希望在2030年实现固态电池的量产。固态电池从形态上分成三类，一个是纯聚合物，比如聚环氧乙烷；一个是无机固体电解质的氧化物或者硫化物，这些都可以是磷酸盐；第三个是把聚合物和无机复合结合在一起。这三种固体电解质最难解决的问题在于在锂离子电池或者是将来的金属正极的体积膨胀收缩。目前，没有办法解决超薄覆技术，可能需要添加液体来解决电子逐渐变大的问题。对固态电池来说，主要就是在循环过程中如何一直保持较低的电子和离子阻抗。

在电解质材料本身，国际上已经开发了很多类，氧化物、硫化物、氢化物以及磷酸盐的薄膜和聚合物。现在主流的电解质材料有三种，首先是氧化物固体电解质，如果采用无机陶瓷来替代液体，需要非常复杂的表面包覆技术；要重点解决正极侧的填充问题。对于硫化物电解质，其电导率非常高，关键在于循环过程中电解质的变化，在基础研究层面，这个是世界范围内全固态电池最切实可行的路线。对于薄膜电解质，离子电导率虽然很低，但是因为过薄，是很难做大面积用于大容量电池。