新的固態(tài)電池技術(shù)又登場了！根據(jù)了解，廉價、大容量的固態(tài)電池有可能使以往的實用化構(gòu)思提前實現(xiàn)。

據(jù)悉，開發(fā)該固態(tài)電池產(chǎn)品的是比利時的研究機(jī)構(gòu)IMEC，松下也參與了其中電解質(zhì)材料的開發(fā)。IMEC于6月宣布，開發(fā)出了體積能量密度為425 h /L的固體電解質(zhì)鋰離子充電電池(圖1)。假設(shè)正極活物質(zhì)使用磷酸鐵鋰(LFP)，而負(fù)極活物質(zhì)使用金屬鋰。

圖1 2024年達(dá)成1000 Wh/L

這張圖展示了使用電解液的鋰離子電池和IMEC開發(fā)的固體電池的體積能量密度變遷。作為電解液鋰離子電池產(chǎn)品，400 Wh/L已經(jīng)是其標(biāo)準(zhǔn)值，在實驗室中也存在過700 Wh/L的實例，如果未來沒有突破，那么800 Wh/L可能是其界限，但固態(tài)電池將在不久的幾年內(nèi)超過這一界限。目前來看，全固態(tài)電池是比不上電解液電池的，但從圖中的增長趨勢可看到，其能量密度的年增長率幾乎呈直線上升，同時固態(tài)電池將在2020年之后后來居上，在2024年大約可達(dá)到1000 Wh/L，而且充電速率可達(dá)2-3c(20-30分鐘充電)。

由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變？

IMEC電池的最大特點是其制造過程(圖2)，與目前的電解液電池相同，首先是正極的形成，然后將液體電解質(zhì)滲透到正極材料中。

圖2 制造過程中電解液固體化

IMEC的整個固體電池的制造過程概要(a)：首先在聚電體上形成正極材料，在那里參入作為電解質(zhì)前體的液體材料，將其固體化后形成負(fù)極層等。與以往的固體電解質(zhì)不同，具有能夠在一定程度上利用現(xiàn)有的鋰離子電池制造裝置等優(yōu)點（b）。

不同之處在于，使電解質(zhì)干燥后變?yōu)楣腆w從而形成負(fù)極。實現(xiàn)起來也較容易，只需要在量產(chǎn)時對現(xiàn)有的電解液電池用裝置進(jìn)行略微的變更，就可以很好地利用，因此即使是全固體電池，也沒有必要對其進(jìn)行高額投資。實際上，IMEC目前已基本確立了批量生產(chǎn)大型電池的技術(shù)，該公司計劃在2019年內(nèi)進(jìn)行尺寸大小為A4、容量為5Ah的電池試制。

由于電解質(zhì)最初是以液體的方式滲透到電極的各個角落，所以在固體電池中“電極與固體電解質(zhì)的接觸面積小、界面電阻非常高”的現(xiàn)象也難以發(fā)生。從你的角度來看，哪種電池會在未來更得市場？

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