目前固態(tài)電池研發(fā)的難點
目前固態(tài)電池研發(fā)存在以下難點:
材料方面
? 界面穩(wěn)定性差:固態(tài)電解質(zhì)與電極間存在微米級空隙,接觸面積不足,鋰離子傳輸路徑受阻,界面電阻增加。
充放電時電極材料的體積變化會導(dǎo)致界面分離,產(chǎn)生裂紋。不同材料體系間化學(xué)兼容性欠佳,可能發(fā)生副反應(yīng),
生成絕緣層,降低離子傳輸效率。
? 電解質(zhì)性能難兼顧:硫化物電解質(zhì)電導(dǎo)率高,但對密封性和工藝要求極高,且遇水會生成有毒氣體,制備需
超干燥環(huán)境,成本高昂。氧化物電解質(zhì)電導(dǎo)率較高、化學(xué)穩(wěn)定性強,但規(guī)模化制造困難,與電極接觸面差。聚
合物電解質(zhì)成熟度高、成本低、易加工,但室溫電導(dǎo)率低。
? 鋰枝晶生長問題:即使采用固態(tài)電解質(zhì),鋰枝晶仍可能生長,其生長速度在硫化物電解質(zhì)中更快,易刺穿電
解質(zhì)層,導(dǎo)致電池短路。
工藝方面
? 制造工藝復(fù)雜:電極壓制需超高壓力,現(xiàn)有設(shè)備難以滿足。封裝技術(shù)要求高,為防止硫化物氧化,需采用多層
復(fù)合金屬 - 陶瓷密封殼體,增加了成本。固態(tài)電池?zé)o法使用傳統(tǒng)極片分切工藝,需開發(fā)新的激光焊接與超聲波焊
接結(jié)合的方案。
? 量產(chǎn)難度較大:部分原材料尚未實現(xiàn)量產(chǎn),整體產(chǎn)業(yè)鏈不完善。生產(chǎn)過程中對工藝控制要求嚴(yán)格,如硫化物電
解質(zhì)量產(chǎn)工藝中純度需達99.999%,目前一些企業(yè)的樣品仍在優(yōu)化中。
成本方面
? 原材料成本高:如硫化物原料成本高昂,是液態(tài)電解液的20倍。超高精度設(shè)備進口依賴度高,增加了設(shè)備采購成本。
? 生產(chǎn)效率低:干法電極涂布良率低,僅70%,而液態(tài)電池為95%以上,導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。
安全與性能方面
? 安全性待提升:除了要解決鋰枝晶生長帶來的短路風(fēng)險外,還需優(yōu)化電池整體的安全管理策略,以及提高電池在不同
環(huán)境條件下的安全性。
? 循環(huán)壽命需延長:目前實驗室級電池循環(huán)次數(shù)不足500次,與商業(yè)化應(yīng)用要求的長循環(huán)壽命還有差距。