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中国科学报新闻,“固态锂电池要大干快上,引领电动中国。”克日,中国工程院院士陈立泉在第七届中国电动汽车百人会论坛上喊出这样的口号。

陈立泉示意,液态锂电池容易引发平安忧虑,300瓦时/公斤能量密度也已到达极限。下一步要生长固态电池,或者逐渐过渡到全固态锂电池。

“传统的液态锂电池已无法知足行业更高需求,在全固态锂电池手艺尚未获得突破的情况下,夹杂固液电池有望兼容液态锂电池大部分质料、装备和工艺,综合平衡平安性、能量密度、功率密度、循环寿命、高低温性等性能,可率先实现商业化,逐步替换液态锂电池。”中国科学院物理研究所(简称物理所)研究员李泓在接受《中国科学报》采访时说。

夹杂固液电池是需要的过渡

随着固态手艺的生长和产业化历程,近年来,国内外固态电池公司如雨后春笋般涌现。

“固态电池的负极质料可以是纳米硅和石墨的复合负极,正极可以是锰酸锂、富锂锰基质料或不含锂的正极质料,电解质是固体电解质,能量密度可达300~450瓦时/公斤。”陈立泉示意。

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前瞻产业研究院宣布的《2020年中国固态电池行业研究报告》显示,现在全球约有50多家制造企业、初创公司和高校科研院所致力于固态电池手艺,但固态电池尚未实现大规模商业化。

“近年来,作为下一代动力电池的主要手艺门路,固态电池被寄予厚望。但总体而言,固态电池在世界范围内尚处于研发阶段,现在还没有企业展示综合性能及成本都能与液态锂电池相媲美的大容量固态动力电池。”李泓坦言。

值得注意的是,“固态”锂电池和“全固态”锂电池的观点常被混淆。对此,李泓解释道,凭据电解质的差别,锂离子电池可以分为液态锂电池、夹杂固液锂电池和全固态锂电池三大类。实际上,半固态锂电池、准固态锂电池、固态锂电池均属于“夹杂固液锂电池”范围,只是液体电解质与固体电解质比例差别。

“两者的区别在于,夹杂固液锂电池仍然含有一定量液体电解质,而全固态锂电池只含有固态电解质,不包罗任何液体电解质。”李泓说。

在他看来,理论上,相较于夹杂固液锂电池,全固态锂电池最主要优点是更不容易发生热失控。此外,由于使用更高容量的负极和更高能量密度的正极,能量密度有望到达更高水平。

李泓还指出,由于全固态锂电池现在尚未完全解决循环历程中固相界面接触及体积膨胀问题,质料系统、生产工艺、应用手艺因此也不成熟,并未形成供应链、获得充实验证,短期内无法实现大规模量产——预计还需约5年时间。

在他看来,市场对于高能量密度、本质平安、高充电速率、低成本的电池一直有连续改善的需求。“现在看,夹杂固液动力电池是液态锂离子电池性能提升的主要可行手艺路径”。

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