亞洲新能源汽車網(wǎng)獲悉，動(dòng)力電池已經(jīng)成為新能源汽車的必屬品，鋰離子電池備受青睞，但是現(xiàn)階段鋰離子電池的技術(shù)仍未成熟，安全問(wèn)題也備受矚目，今年頻頻爆發(fā)的新能源汽車自燃事件更是引發(fā)消費(fèi)者對(duì)于動(dòng)力電池的廣泛關(guān)注，所以，固態(tài)電池技術(shù)或?qū)⒊蔀?a href="http://www.licuiping.com.cn" target="_blank">電動(dòng)汽車安全的核心所在。
    固態(tài)電解質(zhì)成趨勢(shì)
    “現(xiàn)在所使用的鋰離子電池成本較高，技術(shù)也不成熟，所產(chǎn)的鋰離子電池存在不少安全隱患?！惫枮I工業(yè)大學(xué)教授王振波表示。
    據(jù)了解，近年來(lái)大型動(dòng)力電池事故頻發(fā)，很大程度上是由于電池內(nèi)部使用液態(tài)電解質(zhì)。“是否安全對(duì)鋰離子電池儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵?！鼻迦A大學(xué)材料學(xué)院副教授李亮亮強(qiáng)調(diào)，“目前市場(chǎng)上商用的鋰離子電池一般都采用有機(jī)液態(tài)電液，它的缺點(diǎn)是易燃燒，還可能滲漏液體，造成環(huán)境污染?！?br />     兩個(gè)月前在韓國(guó)靈巖發(fā)生的鋰離子電池設(shè)備起火事件似乎印證了這一說(shuō)法。
    “目前選擇使用的液態(tài)有機(jī)電解液易燃易爆，用固態(tài)電解質(zhì)代替液態(tài)電解液，是我們公認(rèn)可以提升鋰電池安全性能最為有效的方法之一?！敝袊?guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所副研究員董衫木表示。
    李亮亮表示：“固態(tài)電解質(zhì)不易燃，還不會(huì)產(chǎn)生液態(tài)電解液，因此不帶腐蝕性，是解決電池安全性問(wèn)題的有效方法，也符合未來(lái)電池發(fā)展的趨勢(shì)。”
    技術(shù)瓶頸難突破
    “高安全性是儲(chǔ)能電池應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提，固態(tài)化是解決二次電池安全性的最佳途徑。固態(tài)鋰電池已進(jìn)入全球加快布局和研發(fā)的階段，很多著名機(jī)構(gòu)都在開發(fā)固態(tài)鋰電池?！睖卣讉フf(shuō)。

    目前，包括韓國(guó)三星、日本豐田和我國(guó)寧德時(shí)代在內(nèi)的眾多電池和汽車廠商，都加大了固態(tài)電池研發(fā)投入，已有部分電池進(jìn)入裝車測(cè)試階段。盡管前景可期，但由于技術(shù)和工藝上的種種問(wèn)題，發(fā)展固態(tài)電池的道路絕非一帆風(fēng)順。

    首先，高效的電解質(zhì)材料體系缺乏。溫兆偉指出，目前固態(tài)電池材料發(fā)展很快，但綜合應(yīng)用較為欠缺?！白鳛楣虘B(tài)電池的核心材料，目前在固體鋰離子導(dǎo)體的單一指標(biāo)上已有所突破，但綜合性能尚不能滿足大規(guī)模儲(chǔ)能需求?！睂?duì)此，董衫木也認(rèn)為，“現(xiàn)今固態(tài)電池采用的固態(tài)電解質(zhì)普遍存在性能短板，距離高性能鋰離子電池系統(tǒng)的要求仍有不小的差距?！?

    其次，固態(tài)電解質(zhì)和電極的界面處理也是固態(tài)電池目前面臨的一大難題?！霸诠腆w電解質(zhì)中鋰離子傳輸阻抗很大，與電極接觸的剛性界面接觸面積小，在充放電過(guò)程中電解質(zhì)體積的變化容易破壞界面的穩(wěn)定?！崩盍亮林赋?。此外，在固態(tài)鋰電池中，除了電解質(zhì)和電極之間的界面，電極內(nèi)部還存在復(fù)雜的多級(jí)界面，電化學(xué)以及形變等因素都會(huì)導(dǎo)致接觸失效影響電池性能。
    再次，長(zhǎng)期使用時(shí)穩(wěn)定性不理想也是長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能固態(tài)電池發(fā)展的瓶頸?！肮虘B(tài)電池在服役過(guò)程中結(jié)構(gòu)與界面會(huì)隨時(shí)間發(fā)生退化，但退化對(duì)電池綜合性能的影響機(jī)制尚不明確，難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效應(yīng)用?！睖卣讉フf(shuō)。
    “固體電池接觸界面的失效行為以及背后的失效機(jī)理亟待闡明?！倍滥疽脖硎?，“我認(rèn)為，構(gòu)建高性能固態(tài)電池需要從兩方面入手，一是構(gòu)建高性能的固態(tài)電解質(zhì)，二是提高界面的相容性和穩(wěn)定性。
    新技術(shù)層出不窮
    “針對(duì)固態(tài)電池，我們要從最基礎(chǔ)的材料、界面、單體，一直到最終的系統(tǒng)模塊進(jìn)行研究，只有從根本上解決了關(guān)鍵材料和界面問(wèn)題，才能開展系統(tǒng)的工藝研究，從而滿足單電池的性能要求。”溫兆偉說(shuō)。
    而面對(duì)發(fā)展過(guò)程中接連不斷的挑戰(zhàn)，各種新技術(shù)“百家爭(zhēng)鳴”，一些固態(tài)電池技術(shù)有了最新突破。
    比如，在固體電解質(zhì)材料上，業(yè)內(nèi)發(fā)現(xiàn)基于石榴石結(jié)構(gòu)的鋰鑭鋯氧（LLZO）固體電解質(zhì)體系的固態(tài)電池具有優(yōu)異的循環(huán)性能和倍率性能，它也因此成為一大技術(shù)熱點(diǎn)?！癓LZO是一種性能優(yōu)異的填料，能夠提高聚合物基復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的性能?；贚LZO的固態(tài)電池循環(huán)1000次后容量仍能保持81%?！崩盍亮两榻B。
    董衫木告訴記者了另一種電解質(zhì)材料思路——“剛?cè)岵?jì)”，使用剛性的聚合物骨架和無(wú)機(jī)顆粒與柔性的聚合物離子傳輸材料融合。“通過(guò)聚合物和聚合物之間，以及聚合物和無(wú)機(jī)顆粒之間的路易斯酸堿相互作用，可為鋰離子傳輸創(chuàng)造新通道，大幅提升電解質(zhì)的綜合性能?！?br />     而界面處理的研究熱點(diǎn)主要集中在界面設(shè)計(jì)及修飾層上，目前凝膠化的界面設(shè)計(jì)已經(jīng)取得了較好成果。溫兆偉說(shuō)：“通過(guò)凝膠態(tài)的聚合物對(duì)界面進(jìn)行修飾，增加接觸面積的同時(shí)還可以緩沖循環(huán)過(guò)程中的體積效應(yīng)，在室溫下經(jīng)過(guò)300次循環(huán)，基本無(wú)退化，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較好的改善了電池性能。”
    固態(tài)電池一體化的設(shè)計(jì)對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)也起著至關(guān)重要的作用，在整體產(chǎn)業(yè)上，部分技術(shù)仍屬保密范疇，而對(duì)于工程化的應(yīng)用也有所影響。如果想要了解更多關(guān)于新能源汽車行業(yè)的最新資訊，請(qǐng)關(guān)注亞洲新能源汽車網(wǎng)公眾號(hào)，我們將在第一時(shí)間推送！
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