日本旭化成集团顾问Akira Yoshino博士认为,特斯拉、电动汽车市场在中国、AGV(无人驾驶汽车技术谷歌苹果造车)、环境改革对于电动车的变化这四个主题将推动电动汽车向前发展。


继锂电池之后,固态电池有望成为动力电池的下一代选择。据推算,当前采用的高电压层状过渡金属氧化物和石墨作为正负极活性材料所组成的液态锂离子动力电池的重量能量密度极限约为280瓦时/公斤左右。引入硅基合金替代纯石墨作为负极材料后,锂离子动力电池的能量密度有望做到300Wh/kg以上,其上限约为350Wh/kg。


对于更高能量密度目标的进一步达成,以金属锂为负极的锂金属电池已成为必然选择。这是因为锂金属的容量为3860 mAh/g,约为石墨的10倍,由于其本身就是锂源,正极材料选择面宽,可以是含锂或不含锂的嵌入化合物,也可以是硫或硫化物甚至空气,分别组成能量密度更高的锂硫和锂空电池。


锂金属电池的研究最早可追溯到上世纪60年代,但金属锂负极在液态电池中存在一系列技术问题至今仍缺乏有效的解决方法,比如金属锂与液态电解质界面副反应多、SEI膜分布不均匀且不稳定导致循环寿命差,金属锂的不均匀沉积和溶解导致锂枝晶和孔洞的不均匀形成,从而引发安全问题。


基于以上原因,很多研究者把解决金属锂负极的应用问题寄希望于固态电解质的使用。主要思路是避免液体电解质中持续发生的副反应,同时利用固体电解质的力学与电学特性抑制锂枝晶的形成。


因此,同样以金属锂作为负极,全固态电池相较于液态电池具有较好的安全可靠性,以及较长的循环和使用寿命。同时,金属锂与固态电解质相匹配还可显著提升动力电池的重量与体积能量密度。


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旭化成:固态电池是未来发展趋势

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