固態(tài)電池的三大優(yōu)勢

固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池。相比于傳統(tǒng)電池，固態(tài)電池主要有體積小、能量密度高、更加安全三大優(yōu)勢。

固態(tài)電池使用的固體電解質，取代了傳統(tǒng)電池中占據電池近40%體積和25%質量的隔膜和電解液，使其在體積上有著明顯優(yōu)勢。同時，固體電解質的應用，還很大程度上減小了電池正負極之間的距離，甚至可以將該距離控制在幾微米到十幾微米之內，這也極大降低電池的體積，使得電池更加小巧。在使用了固體電解質后，電池可以不必使用傳統(tǒng)電池中常用的嵌鋰的石墨作為負極，而是直接用金屬鋰作為負極。以金屬鋰替代嵌鋰的石墨可以明顯減輕負極材料的用量，從而極大地提高整個電池的能量密度。

固態(tài)電池還可以有效避免傳統(tǒng)電池，特別是傳統(tǒng)鋰電池可能會發(fā)生的各種危險狀況。比如，傳統(tǒng)電池在大電流下工作可能產生鋰枝晶，鋰枝晶可能會刺破隔膜導致短路；電解液在高溫下可能會出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。固態(tài)電池可以很好地避免上述情況的發(fā)生。

國內外固態(tài)電池的應用前景

固態(tài)電池作為一種新型的電池技術，近年來在國內外發(fā)展態(tài)勢良好，具有優(yōu)秀的應用前景。固態(tài)電池產業(yè)在歐洲、美國、日本等國家均受到了很大重視，眾多知名企業(yè)與研究機構紛紛投入到固態(tài)電池的研發(fā)、生產等環(huán)節(jié)。相較這些國家，我國在固態(tài)電池產業(yè)的發(fā)展上呈現(xiàn)出了政府引導、科研院校協(xié)助、企業(yè)資本發(fā)力的特點，充分突出了產學研結合的優(yōu)勢。目前，中國科學院物理研究所研發(fā)出了能量密度達到每千克360瓦時、循環(huán)性達到800次以上的固態(tài)鋰離子電池。這款電池預計于今年年底裝車，投入實際使用。清華大學南策文院士、沈洋教授團隊也在全固態(tài)鋰電池研究的方向上積極探索，成功研發(fā)出了迄今為止室溫下循環(huán)壽命最長的全固態(tài)電池。

此外，眾多企業(yè)也開始進行固態(tài)電池的產業(yè)化探索，它們研發(fā)出的相關試制品在具有較高能量密度的同時，在安全性測試中也表現(xiàn)優(yōu)秀。例如，蔚來控股有限公司憑借著其研發(fā)的150千瓦時的固態(tài)電池，有效地避免了自燃、爆炸等安全風險，在能量密度方面也顯著高于傳統(tǒng)鋰電池。

新型固態(tài)鋰金屬有機電池

近日，云南大學材料與能源學院郭洪教授團隊近期在新型固態(tài)鋰金屬有機電池研發(fā)上取得了最新進展~以往的研究、生產主要集中在硫化物、鹵化物、氧化物等無機類電解質，然而這些固態(tài)電解質存在剛性及對空氣敏感等缺點，影響電池的界面穩(wěn)定性和循環(huán)與倍率性能。近年來，有機聚合物電解質具有柔性易成膜等優(yōu)勢而逐漸引起重視，而共價有機框架材料是一類比較具有應用前景的單離子固態(tài)電解質的載體，但需要研究者深入研究活性位點數(shù)量和骨架結構對鋰離子電導率、遷移數(shù)及電池性能的影響規(guī)律。

基于目前的研究現(xiàn)狀以及面臨的問題，并結合此前的研究基礎，郭洪教授團隊設計并制備出三種羧酸鋰調控的共價有機框架單鋰離子導體材料。他們從不同骨架結構和活性位點數(shù)量對鋰離子電導率、遷移數(shù)的影響，結合理論計算的方式，深入研究了三種材料的靜電勢分布，并采用密度泛函理論計算分析鋰離子遷移路徑和能壘的差異。

隨后，研究團隊組裝了以鋰金屬為負極，有機小分子環(huán)己六酮為正極，所構筑的單離子導體為固態(tài)電解質的準固態(tài)電池。經過性能測試和理論計算結果表明，單離子導體可以有效抑制鋰枝晶生長，準固態(tài)電池可以解決有機小分子正極材料在電解液中的溶解，這種策略為構筑高效準固態(tài)鋰金屬有機電池提供了重要的理論基礎和技術支持。

固態(tài)電池能否成主流

安全生都是第一位

無論是液態(tài)電池還是固態(tài)電池：除了壽命，續(xù)航以及充電速度等因素，最重要的，還是要更加安全，才能保障使用者的安全，而這個因素在生產電池的時候就已經開始產生作用了—

比如針對電池的完全烘烤：

真空隧道干燥系統(tǒng)

真空隧道干燥系統(tǒng)一般用于圓柱鋰離子電池的批量烘烤生產，全自動運行。采用國際先進的真空隧道烘烤工藝，保證電池烘烤的一致性，兼顧清潔生產與設備易檢點維護；以及能夠完全繼承整套生產設備的手套箱：

鋰電池手套箱是一個全密閉的腔體，把腔體內外的環(huán)境完全隔絕開，腔體的一面安裝有視窗 和手套，操作人員通過手套對腔體內的物料進行操作：在操作前，對整個箱體抽真空，把箱體內空氣完全抽掉，降低水氧含量至0.1ppm以下，然后填充惰性氣體氣體進行生產。