全固態薄膜鋰電池能量密度大幅提升,或開辟新未來

來源：存能電氣  日期：2020-05-09 15:56  瀏覽量：次

全固態薄膜鋰電池能量密度大幅提升，或開辟新未來。隨著電子信息工業和微型加工技術快速發展，對其所需的微型能源則提出了特殊微型化的要求。其中全固態薄膜鋰離子二次電池因其高的能量密度、強的安全性、長的循環壽命、寬的工作電壓和重量輕等優點，成為微電池系統需求的最佳選擇。全固態薄膜鋰電池能量密度大幅提升，或開辟新未來。

全固態薄膜鋰電池能量密度大幅提升

全固態薄膜鋰電池是在襯底上將電池的各元素按照正極、電解質、負極的順序依次制備成薄膜，最后封裝而構成的一個電池。全固態薄膜鋰電池作為電源主要優點是可制成任何尺寸直接集成在電路中；優越的充放電循環性能；工作溫度范圍大，適于許多極端場合。

全固態薄膜鋰電池與現有鋰電池的工作原理相同，最主要的區別是電池中沒有有機電解液，取而代之的是固體的像紙一樣的薄膜電解質，徹底解決了電解液泄漏的安全隱患。薄膜鋰電池主要由固態的基片和基片表面的固態功能薄膜層構成，功能薄膜層包括電流收集極、正極、電解質、負極和封裝保護膜，厚度僅10μm。這種電池的性能同樣非常優異，它的能量密度達到360Wh/kg，比現在商業化鋰離子電池還要高60Wh/kg。

在當今市場占主導地位的鋰電池中，鋰離子在電池充電時通過液體電解質從一個電極到達另一個電極，然后在使用時通過相反的方向流過。這些電池是非常有效的，但液體電解質具有化學不穩定性，甚至是易燃的。

使用了全固態電解質后，鋰離子電池的適用材料體系也會發生改變，其中核心的一點就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，使得整個電池的能量密度有明顯提高。現在許多實驗室中，都已經可以小規模批量試制出能量密度為300-400Wh/kg的全固態電池了。

全固態薄膜電池與鋰離子電池的特點比較

1、安全性

固態鋰電池的工作溫度范圍更大，即使因為局部發生短路，只是聚合物熔化，熔化以后成為絕緣體。如果發生熱失控，把電池溫度升高了，金屬鋰因為熔化溫度是180攝氏度，即使到了180攝氏度，鋰被熔化以后，在做電芯留一個空間，金屬鋰可以到預留的地方去。

2、體積小

傳統鋰離子電池中，需要使用隔膜和電解液，它們加起來占據了電池中近40%的體積和25%的質量。而如果把它們用固態電解質取代，正負極之間的距離可以縮短到甚至只有幾到十幾個微米，這樣電池的厚度就能大大地降低。

3、柔性化的前景

全固態電池可以經過進一步的優化，變成柔性電池，從而帶來更多的功能和體驗。全固態電池在輕薄化后柔性程度也會有明顯的提高，通過使用適當的封裝材料，制成的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。

綜合來看，全固態薄膜鋰電池是未來的重要發展方向已是業內共識，全球工業巨頭紛紛加快布局步伐，希望在全固態鋰電池領域搶占先機。