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固态锂离子电池的相关知识详解

老陈说事 2021-01-14 16:47 发文

你了解什么是固态锂离子电池吗?随着社会的快速发展,我们的固态锂离子电池也在快速发展,那么你知道固态锂离子电池的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。

所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态,不含任何液态组份的锂电池,全称是“全固态电解质锂电池”。因此,全固态锂电池,已经是一个字不能少、不能变的最简称呼。为了助于理解,欧阳教授举例表示,这就像“全固态”跟“固态”是不一样的,“锂电池”和“锂离子电池”不是一个概念。这个全固态锂电池又分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池,一次电池已经有所应用。而全固态锂二次电池又分成全固态锂离子电池和锂金属电池,这又是两个需要区分的概念。

所谓的固态锂离子电池就是不管电极和电解液都是固态形式的。目前市面上普遍使用的锂离子电池都是采用液态或者聚合物电解质材料的。

将固体锂薄膜二次电池按照阳极、电解液、阴极的顺序在基底上制备成薄膜,封装成电池。在制备过程中,要使用相应的技术来制备电池的各个薄膜层。一般来说,负极多采用金属锂,采用真空热沉积(VD)技术制备。电解液和正极包括氧化物负极可以采用多种溅射技术,如射频溅射(RFS)、射频磁控溅射(RFMS)等。

液体跟固体结合是很容易的,渗透进去。但是固体和固体接触性和稳定性就不是太好了,这是它很大的一个问题。硫化物电解质虽然锂离子导电率已经提高了,但是仍然有界面接触性和稳定性问题。第三个问题是金属锂的可充性问题。在固态电解质中,锂表面同样存在粉化和枝晶生长问题。其循环性,甚至安全性等还需要研究。此外,制造成本偏高也是其发展的一大问题。

当然,固态电池目前也面临着一些开发的问题,其中最大的就是本身的电导率与液态电解质还具有非常大的差距。此外,固态电解质与电极材料之间的界面稳定性也是需要解决的问题之一。

在制备工艺上,由于目前的固态电解质膜弹性较差,固态电池组装比缠绕工艺更倾向于分层,但细分工艺未知。在制造设备方面,固态电池虽然与传统的锂离子电池有很大的不同,但除了在涂装、包装等过程中要定制设备,制造环境要在要求更高的干燥室中进行外,并没有本质的不同。

固态电解质主要分类为两种,无机电解质和聚合物电解质材料。评价固态电解质的一些参数主要包括:高的离子导电性、低的离子面积比电阻、高的电子面积比电阻、高的离子选择性、宽的电化学稳定窗口、好的化学兼容性、优异的热稳定性、优异的机械性能、简单的制备过程、价格低廉、易整合和环境友好。

以上就是固态锂离子电池的有关知识的详细解析,需要大家不断在实际中积累经验,这样才能设计出更好的产品,为我们的社会更好地发展。

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