当前位置:首页技术成果

自动充电的L4级无人驾驶车-

新能源汽车高性能新型电驱动总成开发项目-

基于纳米技术的固态锂金属电池-

基于纳米技术的固态锂金属电池—— 2020.01.03

来源:国创中心浏览次数:550 费用情况:费用情况 下载文档

一、固态电池简介

今天我想和大家分享的是关于基于纳米技术的固态锂电池,主要想讨论一下为什么需要固态的锂金属电池,为什么需要纳米技术构造这样一种电池体系,这里面会涉及到锂金属的负极固体电解质,还有固体电解质和正极的界面问题,以及能不能开发一些原位的固化技术来实现这样一种体系。

我们的目标是基于未来400瓦时每公斤以上的二次电池体系来研究的,对于这样一个体系来讲有几种途径,可以用硫来做正极,可以用氧气来做正极,可以用锂电池里面现在高比能的三元电池,或者固态电池,也可以实现400瓦时每公斤以上的二次电池体系,而且这样的体系有可能更容易实现。

对固体的锂金属电池来说,它最大的不同是要把传统的业态电解质变成固态的电解质,由于固态电解质的引入才有可能使得键金属的问题得以解决,才有可能进一步提高电池的安全性,更重要的是如果能够把固体电解质做得特别薄,这样的体系预示着可能有很高的能量密度。

二、纳米固态罐金属电池的挑战和优势。

固态体系里面最大的挑战应该是传输的问题,也就是动力性。因为这里面要涉及到在固态体系里面锂离子的传输、电子的传输,固态的电解质和固态的正极之间的接触、和负极的接触,界面上的阻抗是非常大的,所以固态体系里面一个非常大的挑战应该是功率性能,功率性能应该是固态体系相对业态体系里面一个最大的挑战。如何提升动力学,是不是可以借助纳米技术发展呢?因为近一二十年的发展,纳米储能材料也有很多的基础研究方面的报道。当把活性材料的颗粒缩小的时候,就可以缩短锂的传输距离,理论上可以缩短锂的存储时间,由于它的存储时间是和存储的距离平方成正比的,但是从一个微米的尺寸缩短到纳米尺寸的时候,可以在很大程度上大幅缩短,就加速存储的过程,所以纳米技术必然带来很好的动力学的优点。此外,在传统的业态锂离子电池里面,如果单纯把纳米材料变成一个纳米化,实际上有很大方面的挑战在于增加了很高的表面能,使得这样一个体系会是热力学不稳定的,它和电解质接触的时候,界面也不稳定。所以在纳米体系,纳米储能材料用在传统的锂离子电池里面,并不是很成功。为数不多的例子好比磷酸铁锂、碳酸锂,其他的很多都是界面不稳定的。