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伴随着越来越多的工业级、民用消费级以及军用市场需求,锂电池的技术发展一直受到了广泛关注,固态锂电池可被认为是可以满足更多长续航场景的新一代电池。世豹小编将介绍下目前固态锂电池的分类、优势及面临的挑战。
一、什么是固态锂电池?
固态锂电池是采用固态电解质代替液态电解质的锂电池,其结构仍然与锂离子锂电池类似,主要区别在于电解质采用的是陶瓷、聚合物或硫化物等固态材料。目前市场上大部分是半固态锂电池,通常也被简称为“固态锂电池”。这时有的伙伴会想知道半固态电池和真正的固态电池有什么区别呢?一般按锂电池内液体质量占比来区分,半固态锂电池的电解质是固液混合,电池中电解液的质量占比5%~10%左右,本质上可算是液态电解质电池升级到全固态电池的过渡方案;准固态电池:液态电解质含量低于5%的锂电池;全固态电池:完全使用固态电解质代替电解液,但目前技术尚未成熟。
二、固态锂电池的优势
1.更高的能量密度
固态锂电池能够使用金属锂作为负极材料,能量密度相较于传统锂离子电池采用的石墨负极更高。目前世豹半固态锂电芯就已可以实现330wh/kg的高能量密度,随着技术进步未来还能为用户提供更长的续航、更轻巧的体验。
2.更高的安全系数
相较于锂离子电池在高温或受力情况下容易发生热失控的情况,固态锂电池由于电解液很少甚至没有,减少了可能由液态电解质导致的漏液、燃烧和爆炸等安全问题,甚至在受到外部穿刺等机械损伤时,不像液态电池那样容易发生短路等故障风险。
三、固态锂电池的技术挑战
尽管目前半固态锂电池已开始在无人机、数码电子、便携储能等领域崭露头角,凭借高能量密度以及安全优势被越来越多领域引入,但相对锂离子电池仍面临一些劣势:
1.充放电性能不如液态锂离子电池
固态电解质的电传导效率比较慢,与可以做到上百C放电倍率的液态电解质锂离子电池相比,目前半固态锂电池大多是10C以下的放电倍率。
2.成本比较高
相较于传统锂离子电池,固态锂电池在包括电解质材料的制备、电池封装等多个环节生产工艺,对锂电池厂家的实力要求更高,为此生产成本也水涨船高,这也是影响其进行商用应用的重要因素。
四、固态锂电池的应用前景
尽管全固态电池技术有待发展,我们仍可以展望固态电池在众多应用领域将产生巨大的价值:
1.电动汽车
固态锂电池的高能量密度和安全性能使其成为下一代电动汽车的理想电源。特斯拉、大众和丰田等汽车巨头均已投入巨资研发固态电池技术,旨在提升电动车的续航能力并降低充电时间。
2.消费电子
智能手机、笔记本电脑和可穿戴设备对轻便、安全且高效的电池需求不断增长,而固态锂电池可以很好的满足这些要求。
3.航空航天
固态锂电池的高能量密度和耐高低温性能非常适合航空航天领域,用于无人机、电动飞机和空间探测器等设备。
4.储能系统
随着电池行业生产工艺水平提升带来的成本下降,固态锂电池可以在新能源电力系统中得到大范围应用,提供更稳定和安全的储能解决方案,助力太阳能、风能等可再生能源的广泛应用。
固态锂电池作为新能源领域的革命性技术,正在引领电子、电动、储能技术的升级。对于各行各业企业来说,如果能抓住固态锂电池提升产品体验,无疑将占据未来市场的制高点。