固态电池VS锂电池:有何不同

软件邦科技君 2025-03-06 06:39:06

固态电池和锂电池二者究竟有何区别?工程师升级固态电池。

固态电池与锂电池二者究竟有何区别?先来剖析锂电池,它主要由正极、负极、隔膜以及充斥其间的电解液构成。正极采用含锂化合物,像三元锂、磷酸铁锂等。锂作为极为活泼的金属,充电时锂离子受电荷吸引从正极奔向负极,而负极由石墨组成。其原子呈规整的层状排列,六个石墨原子恰好能"捕获"一个锂离子,待石墨原子间空隙被锂离子填满,充电便完成。

但锂电池的结构存在诸多弊病。

·其一,电解液易燃易爆,一旦泄露后果不堪设想。且锂离子易在负极形成枝晶,持能生长可能戳破隔膜导致短路起火。

·其二,电解液占据较大体积,限制了电池能量密度。

·其三,低温环境下电解液变黏稠,锂离子移动艰难,电池掉电飞快,电动汽车不得不配备专门的温度管理系统。

鉴于这些问题皆因电解液而起,工程师便萌生以固体替换电解液的想法。经反复钻研,他们将含锂硫化物高温处理成玻璃态,冷却后形成供锂离子穿梭的专属通道。其电导率直逼传统电解液,氧化物、聚合物电解质也相继问世。更换电解质后电池短路风险大减,能耐受更高电压。

工程师顺势升级正负极材料,把金属锂制成负极,其容纳锂离子能力是石墨的十倍,再镀银碳层优化锂离子分布,正极换用高镍三元材料。如此不仅解决易燃隐患,减少枝晶困扰,还让电池体积缩小、充电提速,续航飙升是一千一百公里,受温度影响甚微,成本也有所降低。

然而固态电池虽优点众多,却尚未大规模普及,根源在于生产固态电解质难度极大,硫化物成本高昂,是黄金的三倍,遇水还会产生剧毒硫化氢。生产车间需极度干燥,氧化物电解质烧结每小时耗电300度,成本比普通锂电池高出260倍。聚合物电解质成本相对较低,每公斤仍需2000元,且需加热到60摄氏度才有理想电导率,电车上还得额外配备加热装置。

当下最接近量产的是固液混合电池,它或许是迈向全固态电池时代的过渡之选。

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