全固態電池能夠成為電池科研與工業界公認的下一步電池發展的主流方向,與其獨特的性能有著直接的關系。
高安全性:固態電池因其固態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,而且電池的最高工作溫度可以從現在的40℃提升到更高,這樣就可以使電池的適應工作溫度區間更寬,應用范圍也會更廣。因此安全性是全固態電池領域發展的最根本驅動力之一。
高能量密度:固態電池將傳統鋰離子電池的隔膜和電解液換成了固態的電解質材料后,鋰離子電池的適用材料體系也發生改變,最為核心的一點是可以不必使用嵌鋰的石墨負極,而是直接使用金屬鋰來做負極,這樣可以明顯減輕負極材料的用量,使得電池的能量密度有明顯提高。而能量密度的提高則有利于把電池做得更加輕便,我國新能源汽車的發展方向之一就是輕量化,如果固態電池能夠實現商業化,將會對此有所貢獻。
柔性化前景:由于固態電池可輕薄化的體態優勢,使其具有可進一步優化成柔性電池的潛質。由固態電池發展成的柔性電池可以經受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減,這種電池對于一些可穿戴電子設備是最佳的電源選擇。蘋果公司大力研發固態電池,也正是看中了其柔性化的前景。
然而一種產品的問世,總需要經過各種考驗,固態電池也不例外。全固態鋰電池中,電極與固體電解質之間的固-固接觸相比固-液接觸具有更高的界面接觸電阻,同時,界面相容性和穩定性也顯著影響全固態鋰電池的循環性能和倍率性能。此外,固態電池還面臨生產工藝待提高、成本待下降的發展瓶頸。
常州煜明電子有限公司研發團隊開發出一系列綜合性能優異的全固態聚合物電解質,該新型全固態電解質膜的電化學窗口可高達4.6v,電解質熱穩定溫度至少能達到200℃,當這種電解質用于全固態鋰離子電池時,經過1000次的充放電長循環,仍保持92%的容量。目前這種高能量密度、高性能全固態鋰電池已經通過了11000米全海深模擬壓力倉循環壓力測試,將來有望成為“蛟龍號”等全海深深潛器的理想能量動力。