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锂離子電池弊端明顯,固态電池遇難題,锂電池的未來在哪?

锂離子電池弊端明顯,固态電池遇難題,锂電池的未來在哪?

文/桃李

新能源汽車領域發展至今取得了不小的成就,其在汽車市場的滲透率也是不斷提高,尤其是純電動車,已經成了目前汽車市場的一個主流趨勢,但是作為電動汽車動力來源的電池卻在發展的路上遇到了阻礙,先是原材料的上漲,其次是電池技術很難再有突破。而作為電動汽車的核心之一,電池技術的進步關系着電動汽車未來的發展,是以各大汽車廠商不得不開始尋找電池發展的新出路,固态電池成了電動汽車的新希望。

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首先來說說锂離子電池的現狀,目前新能源電動汽車普遍使用锂離子電池作為動力電池,經過長時間的研究和試驗,锂離子電池被認為是目前綜合性能表現最為出色、技術最為成熟的一個選擇,但即便是這樣,他也有很多的不足之處。

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電池的能量密度關系着電動車的續航表現,提高電動汽車的續航能力是讓它能跟燃油車競争的最好方式。雖然锂離子電池的能量密度在目前的所有電池種類中基本上是屬于天花闆級别的存在了,目前锂離子電池的電芯能量密度已經達到了250Wh/kg以上,但是仍然很難超越燃油車。

锂離子電池的能量密度在理論上最高可以達到350Wh/kg,但是追求更高的能量密度會導緻電池的安全性受到影響。锂離子電池采用的是液态電解液,一旦電池發生内短路、熱失控,或電解液洩漏等,可能引起電解液的燃燒,進而引起電池起火等安全事故,這也是一部分人談電色變的原因。另外,由于液态電解質在充放電過程中容易形成和生長固态界面膜,電池的壽命也有較大的局限性。

那麼什麼是固态電池呢?傳統锂電池由正極、負極、隔膜、電解液、結構件等部分組成,借助锂離子在正負極之間的來回穿梭完成電池的充放電,固态電池的結構和原理沒有太大的變化,主要是其内部所有材料均使用固體材料,隻含有極少甚至不含有任何液體,而根據電池内部有沒有少量的液體電解質可以分為固态電池和全固态電池。

别小看這一步的變化,它能夠帶來性能的飛躍。要知道,锂離子移動速度的快慢意味着充放電動快慢,現在快充型锂電池号稱20-30分鐘快充30%的電量到80%電量,而固态電池基本上十分鐘内就能充滿,畢竟一個是在水裡遊,一個是在路上跑,固态電池自然比锂離子電池要更高效。

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除此之外,使用固态媒體,避免了電解液的漏液及燃燒風險(固态電解質在一定條件下也會分解,但相對而言分解難度更高),甚至在實體沖擊、破壞測試之後,電池仍不冒煙、不起火、不爆炸,安全性能大幅提升。

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雖然擁有極大的優勢,但是固态電池也并非完美的,先不談其昂貴的造價,固态電池依舊還有不少技術上的難題,比如固态電解質動離子電導率還遠低于液态電解質,導緻锂離子在正負極之間運輸的通暢性降低。

另外而固态電解質與正負極之間接觸面積小,緊密性更差,是以界面阻抗較高,會影響锂離子在界面之間的傳輸。而電極材料在充放電過程中的體積變化還會進一步加劇界面的分離和循環性能的惡化。

寫在最後:

全固态電池在原理上确實是很美好的方向,但綜合現階段行業研究成果,再結合成本、産量、可靠性等綜合考慮,想要廣泛應用于現有商業環境中還有很大一段路要走,不過随着越來越多的車企投入其中,相信這一段路的距離會逐漸縮短。

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