近日，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的研究人員，在全固態(tài)鋰離子電池結(jié)構(gòu)中使用了基于鋁箔的負(fù)極，并設(shè)計(jì)了工程微結(jié)構(gòu)。據(jù)報(bào)道稱(chēng)，該電池在高電流密度下可經(jīng)數(shù)百次循環(huán)穩(wěn)定，而在傳統(tǒng)鋰離子電池中使用純鋁箔時(shí)，由于鋰在材料內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)引起的膨脹和收縮，鋁箔會(huì)在幾次充放電循環(huán)后斷裂和失效。那么，接下來(lái)小編就對(duì)固態(tài)鋰離子電池進(jìn)行詳細(xì)介紹~

一、什么是固態(tài)電池？

固態(tài)電池是一種使用固體電解質(zhì)而不是液體或聚合物凝膠電解質(zhì)的新型電池。與傳統(tǒng)鋰離子電池的區(qū)別在于電解質(zhì)，傳統(tǒng)鋰離子電池主要由正負(fù)極材料、電解液和隔膜組成。正負(fù)極材料決定了電池的容量，電解液及隔膜作為傳輸鋰離子的介質(zhì)，而固態(tài)電池替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜。

二、固態(tài)電池有哪些技術(shù)優(yōu)勢(shì)？

1. 更安全

固態(tài)電解質(zhì)可以抑制鋰枝晶、不易燃燒、不易爆破、無(wú)電解液走漏、不會(huì)在高溫下發(fā)生副反應(yīng)等。并且大電流下工作，也不會(huì)因出現(xiàn)鋰枝晶而刺破隔膜導(dǎo)致短路，因此不太可能發(fā)生火災(zāi)等危險(xiǎn)。

2. 更高的能量密度

液體電解質(zhì)電池的能量密度，通常被認(rèn)為不可能超過(guò)500Wh／kg。固態(tài)電電池不必使用嵌鋰的石墨負(fù)極，而是直接用金屬鋰做負(fù)極，可以很大程度減輕負(fù)極材料的用量，使整個(gè)電池的能量密度大幅提升，固態(tài)電池可提供的能量密度基本可達(dá)300－400Wh／kg，使用固態(tài)電池的新能源汽車(chē)可實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航里程。

3. 充電速度更快

固態(tài)電池可以比傳統(tǒng)鋰離子電池更快地充電。這是因?yàn)楣腆w電解質(zhì)不會(huì)像傳統(tǒng)鋰離子電池中的液體電解質(zhì)那樣減慢離子的移動(dòng)速度。

4. 循環(huán)壽命強(qiáng)

液態(tài)電解質(zhì)在充放電過(guò)程會(huì)形成的固體電解質(zhì)界面膜問(wèn)題以及鋰枝晶現(xiàn)象，固態(tài)電解質(zhì)解決了這個(gè)問(wèn)題，因此鋰電池的循環(huán)性和使用壽命得到提升，理想情況下可達(dá)45000次左右。

三、固態(tài)電池面臨的挑戰(zhàn)

1. 成本

固態(tài)電池中使用的原材料更昂貴，因此固態(tài)電池的制造成本比傳統(tǒng)鋰離子電池更高。

2. 性能

固態(tài)電池尚未被證明與傳統(tǒng)鋰離子電池一樣可靠，這是因?yàn)楣虘B(tài)電池仍在開(kāi)發(fā)中。

3. 界面阻抗過(guò)大

固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的是以固態(tài)狀態(tài)存在聯(lián)系的，因此電極與電解質(zhì)之間的有效接觸較弱，離子在固體物質(zhì)中傳輸動(dòng)力學(xué)低，也就會(huì)造成界面阻抗過(guò)大的問(wèn)題。

4. 循環(huán)壽命強(qiáng)

液態(tài)電解質(zhì)在充放電過(guò)程會(huì)形成的固體電解質(zhì)界面膜問(wèn)題以及鋰枝晶現(xiàn)象，固態(tài)電解質(zhì)解決了這個(gè)問(wèn)題，因此鋰電池的循環(huán)性和使用壽命得到提升，理想情況下可達(dá)45000次左右。

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