高能量密度全固態(tài)電池原型面世

當前，豐田公司正在全力研發(fā)全固態(tài)鋰離子電池，并且已經(jīng)開發(fā)出能量密度為400 Wh/L的電池原型。近日，豐田研究人員表示，這種電池大約在2020年實現(xiàn)商業(yè)化應用，到2025年得到實質(zhì)性改善。

傳統(tǒng)的電池通常使用液體電解質(zhì)，可能遭受會損害電池陰極的不良化學反應。用固態(tài)離子導體代替液體電解質(zhì)可以提高電池的穩(wěn)定性和使用壽命，因為不需要額外的元件使其保持穩(wěn)定，所以電池可以變得更小。固體電解質(zhì)也可以與更廣泛的電池化學過程相兼容，有可能提供更高的功率或存儲密度。固態(tài)鋰離子電池的體積能量密度比目前商業(yè)化鋰離子電池要高，而且封裝效率、安全性得以提高，且循環(huán)壽命長。此外，研究人員還指出鋰空電池在2030年前無法實現(xiàn)商業(yè)化。

不過，目前全固態(tài)鋰離子電池還受限于功率密度，主要原因之一是正極和固體電解質(zhì)界面間的鋰離子大范圍轉(zhuǎn)移受阻。因此，固態(tài)電池發(fā)展方向之一是提高功率密度。研究人員正在致力于三個主要領域的工作，首先要開發(fā)更好的固態(tài)電解質(zhì)，包括氧化物基、硫化物基、氮化物基等，其次要設計改進電極/電解質(zhì)界面來降低界面電阻，并且要提高電極活性材料鋰離子傳導性。