和钠电池一样,固态电池作为锂电池的重要发展趋势与技术路线一直在业界受到广泛关注,然而和钠电池技术对比固态电池与锂电池的核心差别并不是电极材料的改变,也不是摆脱对锂的依赖,准确来说固态电池依然属于锂电池范畴。
那么固态电池的主要差别是什么? 主要就是电池内电解质的状态差异,固态电池是以固体电解质作为离子移动介质的电池,而我们日常使用的基本都是液态锂电池,因此,固态电池是在液态锂电池的基础上开发出来的新一代电池。
随着锂电池技术的持续不断的发展,其性能与技术瓶颈也开始显现,科学界认为锂离子电池慢慢的开始慢慢到达极限,于是固态电池在近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,取代以往锂电池的电解液,极大的提升锂电池的单位体积内的包含的能量。
相比于液体电解质,固态电解质的优点如:提⾼了安全性,因为没有泄漏有毒、易燃或易爆的液体电解质;提⾼能量密度并降低活性材料成本,因为能在电极中使⽤更⼴泛的⾼能量材料,⽽且化学降解的⻛险更⼩。
当然,固态电解质也有自身的一些弱点,除了少数例外,固体的离⼦传导性低于液体,这限制了快速放电性能,同时固体电解质中机械裂纹的形成会导致⽼化。因此,要取得更好的应用效果固态电池技术还需要很多完善的地方。
就在近日,美国航空航天局(NASA)表示其研发的航空用固态电池取得了重大突破。NASA在其官方网站介绍,NASA目前所研发成功的固态电池的单位体积内的包含的能量达到了500Wh/kg,几乎是目前最好的电动汽车电池单位体积内的包含的能量的两倍——特斯拉公司的4680锂电池的单位体积内的包含的能量约为300Wh/kg。
另外一则关于固态电池的消息也引发了公众广泛关注,据国内多家新闻媒体报道,来自哈佛大学的华人教授李鑫与其学生叶露涵,研发的新型固态电池可重复使用1万次,充电速度最快3分钟,相较而言,目前最好的固态电池循环次数为2000—3000次。
可以看到,诸多顶级研究组织和机构都在开展对固态电池的研究,然而要实现固态锂电池的产业化,从技术层面来看,依然存在不小的挑战,要真正完全替代液态锂离子电池更不是短期内能够达到的。
放眼全球,固态电池并不是一个全新的产物。尽管难度重重,然而,在追求未来锂电池单位体积内的包含的能量和安全性的道路上,固态电池仍然被寄予了厚望。
目前,全世界内约有50多家制造企业、初创公司和高校科研院所在致力于固态电池技术的推进。国内诸多企业也纷纷宣布了对固态电池的布局,我们也希望我国在固态电池研究领域能取得让人欣慰的成就,从而成为未来电池产业的领先者。