傳統的鋰電池使(shi)用的(de)電(dian)(dian)(dian)解液是(shi)液態的(de)，被科(ke)學(xue)家們喻為(wei)“搖椅(yi)式電(dian)(dian)(dian)池(chi)”，搖椅(yi)兩端為(wei)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)正(zheng)負兩極(ji)，其中(zhong)(zhong)的(de)鋰(li)離子如同優(you)秀的(de)運(yun)動(dong)員在正(zheng)負兩極(ji)間來回奔跑，在運(yun)動(dong)過程中(zhong)(zhong)即完成電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)充放電(dian)(dian)(dian)過程。

然(ran)而，這種看似有趣的結(jie)構(gou)卻(que)存在隱患(huan)。據不完全統(tong)計，今(jin)年上半(ban)年電動汽(qi)車(che)發(fa)生過(guo)10起燃(ran)燒事故。某消防(fang)單(dan)位(wei)對(dui)此總結(jie)，新能源汽(qi)車(che)發(fa)生燃(ran)燒最為常見的場景表現(xian)為充電過(guo)程(cheng)中的燃(ran)燒，此外，電池(chi)在行駛或停駛過(guo)程(cheng)中也會產生燃(ran)燒。

不久前(qian)，在北京召開的第二(er)屆儲能電(dian)(dian)池(chi)(chi)技(ji)術(shu)發(fa)展方向(xiang)研討會(hui)(hui)上，與會(hui)(hui)專家就目(mu)前(qian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)存在的問題進行了(le)深入討論(lun)，認(ren)為固(gu)態電(dian)(dian)池(chi)(chi)是相對更加(jia)理想的選擇。

安全性更高，可繼承液態鋰電池“江湖地位”

液態鋰電池為何會頻發爆炸(zha)，有(you)專(zhuan)家分析，原因(yin)在(zai)于(yu)傳統(tong)鋰電池在(zai)大電流(liu)下工作(zuo)有(you)可(ke)能出現鋰枝晶，從而刺破(po)隔膜導致短路破(po)壞(huai)；電解(jie)液為有(you)機(ji)液體，在(zai)高溫下會加劇發生(sheng)副反應、氧化分解(jie)、產生(sheng)氣體、發生(sheng)燃燒的傾向(xiang)。

而近年來，學術(shu)界、產(chan)業(ye)界認(ren)為采用固(gu)態電(dian)池在安全性上相對有所(suo)保障，視其可(ke)以(yi)繼承(cheng)液(ye)態鋰電(dian)池的“江(jiang)湖地位”。

“儲能(neng)的(de)春天已(yi)經到(dao)來，儲能(neng)行業開(kai)始(shi)萌(meng)芽開(kai)花，在各類儲能(neng)技(ji)術(shu)中，電池(chi)儲能(neng)最(zui)受關注，也是(shi)發展最(zui)快的(de)儲能(neng)技(ji)術(shu)方向。全固態(tai)鋰離子(zi)電池(chi)是(shi)規模化儲能(neng)理(li)想(xiang)的(de)化學電源。”中國科學院電工研(yan)究所儲能(neng)技(ji)術(shu)研(yan)究組陳(chen)永翀(chong)教(jiao)授表示。

專家認(ren)為，全固(gu)態鋰離子(zi)電(dian)(dian)池采(cai)用固(gu)態電(dian)(dian)解質替代(dai)傳統(tong)有機液態電(dian)(dian)解液，有望從根本上解決電(dian)(dian)池安全性問題，是電(dian)(dian)動(dong)汽車和規模(mo)化(hua)儲能的理(li)想化(hua)學電(dian)(dian)源。

北京理工大學電(dian)動車(che)輛國家(jia)工程實驗室、中(zhong)國電(dian)工技術學會電(dian)動車(che)輛專(zhuan)業委員會委員孫立清曾表示，相較于(yu)傳統鋰電(dian)池(chi)(chi)，固態鋰電(dian)池(chi)(chi)的差異在于(yu)電(dian)解(jie)質固態化(hua)，理論上存在一定的優勢。

由于固態(tai)鋰電池(chi)(chi)采(cai)用鋰、鈉制成的玻(bo)璃化合物(wu)(wu)為傳導物(wu)(wu)質，取代以(yi)(yi)往鋰電池(chi)(chi)的電解液，大大提升了鋰電池(chi)(chi)的能量密(mi)度。采(cai)用固態(tai)電解質，可以(yi)(yi)阻(zu)止(zhi)電池(chi)(chi)中的一些成分燃(ran)燒(shao)。

與會專(zhuan)家介紹，固(gu)態(tai)鋰(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)密(mi)度及結構可以讓更(geng)多帶電(dian)(dian)(dian)離(li)子聚(ju)集在(zai)一端，傳導(dao)更(geng)大的(de)電(dian)(dian)(dian)流，進(jin)而提升電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容(rong)量。因此，在(zai)同樣的(de)電(dian)(dian)(dian)量下，固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)體積將(jiang)變得(de)(de)更(geng)小。而且，由于固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)中沒(mei)有(you)電(dian)(dian)(dian)解液(ye)，封存將(jiang)會變得(de)(de)更(geng)加容(rong)易，在(zai)汽(qi)車等(deng)大型(xing)設備上使用時，也(ye)不(bu)需要再額外增加冷卻管、電(dian)(dian)(dian)子控(kong)件等(deng)，不(bu)僅節約了成本(ben)，還能有(you)效(xiao)減輕重量。

開發還在(zai)路上(shang)，一些關鍵問題(ti)有(you)待突(tu)破

將固(gu)態(tai)電(dian)(dian)解質(zhi)引(yin)入鋰電(dian)(dian)池，是為了突破目前有(you)機(ji)電(dian)(dian)解液(ye)存在的(de)種種限制，提升(sheng)電(dian)(dian)池的(de)能量密度(du)、功率、溫度(du)范圍和安(an)全性。與(yu)(yu)會(hui)專(zhuan)家提出，真正實現(xian)(xian)這些目標，仍需首先解決現(xian)(xian)有(you)電(dian)(dian)解質(zhi)材料本身(shen)以及與(yu)(yu)電(dian)(dian)極界面存在的(de)問題。

中國科學(xue)院上(shang)(shang)海硅(gui)酸鹽(yan)研究(jiu)所副研究(jiu)員(yuan)靳俊介紹說，近幾年他(ta)們(men)(men)實驗室主要開發采用(yong)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)解質的(de)(de)鋰(li)硫(liu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)體系。用(yong)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)解質修飾金屬鋰(li)后(hou)，可以提(ti)高電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)循環穩定性(xing)。他(ta)們(men)(men)還提(ti)出(chu)一(yi)個雙電(dian)(dian)(dian)解質體系鋰(li)硫(liu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)概念(nian)，采用(yong)具有鋰(li)離子導電(dian)(dian)(dian)特性(xing)LAGP體系的(de)(de)固(gu)體電(dian)(dian)(dian)解質，在正負極間采用(yong)少(shao)量液態(tai)電(dian)(dian)(dian)解液進(jin)行界(jie)面(mian)潤濕，測(ce)試結果可以看到，首次放電(dian)(dian)(dian)比容(rong)量能夠達到理論容(rong)量80％以上(shang)(shang)，尤其在充(chong)放電(dian)(dian)(dian)效率(lv)方面(mian)，基本上(shang)(shang)接(jie)近100％，完全沒有液態(tai)鋰(li)硫(liu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)中存(cun)在的(de)(de)穿梭效應問(wen)題。為了進(jin)一(yi)步(bu)解決電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)安(an)全問(wen)題，他(ta)們(men)(men)把這(zhe)個界(jie)面(mian)凝膠化，以保(bao)證里面(mian)沒有流動(dong)態(tai)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)解液，通過聚合物進(jin)行修飾，還可以緩沖(chong)循環過程中的(de)(de)體積效應。