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全固态电池:造福人类的一项颠覆性突破技术

放大字体  缩小字体 DESTOON B2B网站管理系统     发布日期:2021-05-24  来源:网络整理  作者:佚名  浏览次数:193
核心提示:近期成功开发出多体系硫化物固体电解质和高性能固态电池,固体电解质的离子电导率达到10-2~固态电池相比于传统的锂离子电池,实现了安全与性能双提升电解质由液态换成固体之后,锂电池体系由电极材料-电解液的固液界面向电极材料-固态电解质的固固界面转化,固固之间无润湿性,界面接触电阻严重影响了离子的传输,造成全固态锂离子电池内阻急剧增大、电池循环性能变差、倍率性能差。

作为促进社会和人类进步的尖端技术,全固态(硫化物)电池已包括在日本科学界可以与5G和人工智能紧密结合的研究队伍中。凭借其高安全性,高能量密度,耐高温,长寿命等优点,它开创了传统有机电解质电池寿命短,易燃和易爆等一系列问题,并成为一种受益。人类。突破性突破技术。在增加市场上新能源汽车的续驶里程的迫切需要下,许多汽车公司已经在全固态电池研发的战场上进行了投资。日本丰田公司是开发所有固态(硫化物)电池的领先企业,并且已经在试点阶段完成了电池样品。三星,宝马,大众等公司也对固态电池的布局表达了积极态度。目前,全固态电池正处于研发的技术阶段,正在全球范围内进行试点测试。

全固态电池,相比锂离子电池,安全与性能双提升

含有硫化锗(Ge)的固体电解质(日本东京工业大学Sugano教授于2011年发明)由于其独特的三维网络晶体结构,锂离子可以沿C轴在一维传导,导致高达10 S的离子电导率-2 S cm-1已经与液体电解质的离子电导率相当甚至超过。中国科学院青岛生物能源与工艺研究所研究员吴建飞领导的先进储能材料与技术研究小组长期以来一直致力于硫化物固体电解质和全固态电池的研究。近来,已经成功地开发了多系统硫化物固体电解质和高性能固态电池。固体电解质的离子电导率达到10-2?10-4 S cm-1。锗基和卤素基固体电解质已实现中试生产。固态电池在室温下1000次循环0.的5C容量保持率为7 0. 05%,5C充电容量的保持率为7 9. 28%,具有出色的循环和倍率性能。该研究小组对电极与固体电解质之间的界面进行了详细研究,为固态电池的大规模生产提供了理论基础和技术指导。下一步,研究小组计划逐步实现软包装电池的大规模生产。

2019年,研究团队与潍柴动力股份有限公司签署合作意向,共同推动新能源汽车中硫化物固态电池的产业化,并被批准为山东省重大国际合作项目。 2019年,以及与日本的技术合作将进一步促进全固态电池关键基础技术的开发和商业应用。

电池开发的唯一途径

1.的九个优势:双重安全性能增强

固态电池是使用固态正极和负极以及固态电解质的电池,不包含任何液体,并且所有材料均由固态材料组成。

与传统的锂离子电池相比,固态电池在安全性和性能方面都得到了改善

1)当前最高的安全性

2)高能量密度

首先,改进电压平台,负极为锂金属,正极为高电势材料,电化学窗口高于5V

第二个是减轻电池重量。电极间距可以缩短到微米水平。内部串联后,简化了电池盒和冷却系统模块,提高了系统能量密度。

第三是材料系统范围的实质性增长。对于锂硫电池,它可以防止多硫化物迁移;对于锂空气电池,它可以防止氧气迁移到负极,从而消耗锂金属负极。

值得一提的是,如果不改变当前的正负电极系统,仅用固体电解质代替液体电解质将无法从根本上提高能量密度。

3)循环寿命长

4)宽工作温度范围

5)胶片的柔韧性

6)易于回收

7)可以快速充电

液体锂电池在过度快速充电期间会产生“枝晶”,导致电池短路并引起起火和爆炸。从理论上讲,固态锂电池可以避免这种危险。当然,这只是目前的一种理论。

8)多功能包

9)提高了生产效率

2.电池开发的唯一途径

按照“中国制造2025”设定的技术目标,锂电池的能量密度到2020年将达到300 Wh / kg,2025年能量密度将达到400 Wh / kg,能量密度将达到2030年为500 Wh / kg。

基于高镍三元+硅碳负极材料,现有锂电池系统的能量密度难以超过300 Wh / kg。

鉴于安全性和能量密度的优势,固态电池已成为未来锂电池发展的唯一途径。

我们相信,到2020年,高镍阴极+准固体电解质+硅碳阳极将达到300 Wh / Kg,富锂阴极+所有固体电解质+硅碳/锂金属阳极电池将达到400 Wh / Kg / Kg,2025年之前。到2030年,燃料/锂硫/空气电池将达到500 Wh / Kg,核聚变电池是人类社会的最终能源。

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