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全固态锂电池的固态电解质进展与专利分析

2021-01-19郁亚娟张之琦

储能科学与技术 2021年1期

李 茜,郁亚娟,张之琦,王 磊,黄 凯

(1北京理工大学材料学院,北京100081;2北京林业大学环境科学与工程学院,北京100083)

目前,全球范围内的化石能源逐步出现枯竭危机,环境污染问题显著,因此加速发展清洁能源成为重中之重。广大研究者将研究目标定为如何建立清洁高效的能源体系,进而降低传统工业对化石能源的消耗。锂离子电池具有电压高、能量密度高、循环寿命长、电化学窗口宽等优点[1],因而成为广泛应用的储能设备。但传统锂电池因采用液态电解液,不可避免地存在安全隐患,因此,开发固态锂离子电池可从根本上解决这一问题[2]。全固态锂离子电池的结构包括正极、固态电解质和负极。其中固体电解质在传导锂离子的同时,也起到了隔膜作用,可以阻止电子传输[3]。

固态锂电池与传统锂电池相比,主要有以下优点:一是安全性高。传统锂离子电池以液态有机物充当电解质,可能发生自燃甚至爆炸事故,而固态电池自燃或者爆炸的风险显著减小。二是能量密度高。固态电池的正负极材料得到优化、制造步骤得到简化、非活性成分减少,可以提高能量密度。三是循环寿命长。固态电解质较难泄漏、挥发,长期循环时电解质不会产生干涸问题,因此电池寿命较长。四是工作温度范围宽。高温时,液态电解质会发生分解,而采用固态电解质的固态电池则可以保持良好的工作状态。鉴于固态锂离子电池具有无可比拟的优势与前景,其受到了各国研究机构、大型电子、汽车制造公司的青睐。……

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