傳統的液態(tài)鋰電池，被科學(xué)家們喻為“搖椅式電池”，搖椅兩端為電池的正負兩極，中間為電解質(zhì)（液態(tài)）。其中的鋰離子如同優(yōu)秀的運動(dòng)員在正負兩極間來(lái)回奔跑，在運動(dòng)過(guò)程中即完成電池的充放電過(guò)程。

    然而，這種看似有趣的結構卻存在隱患。據不完全統計，今年上半年電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生過(guò)１０起燃燒事故。某消防單位對此總結，新能源汽車(chē)發(fā)生燃燒最為常見(jiàn)的場(chǎng)景表現為充電過(guò)程中的燃燒，此外，電池在行駛或停駛過(guò)程中也會(huì )產(chǎn)生燃燒。

    不久前，在北京召開(kāi)的第二屆儲能電池技術(shù)發(fā)展方向研討會(huì )上，與會(huì )專(zhuān)家就目前電池存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入討論，認為固態(tài)電池是相對更加理想的選擇。

    安全性更高，可繼承液態(tài)鋰電池“江湖地位”

    液態(tài)鋰電池為何會(huì )頻發(fā)爆炸，有專(zhuān)家分析，原因在于傳統鋰電池在大電流下工作有可能出現鋰枝晶，從而刺破隔膜導致短路破壞；電解液為有機液體，在高溫下會(huì )加劇發(fā)生副反應、氧化分解、產(chǎn)生氣體、發(fā)生燃燒的傾向。

    而近年來(lái)，學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界認為采用固態(tài)電池在安全性上相對有所保障，視其可以繼承液態(tài)鋰電池的“江湖地位”。

    “儲能的春天已經(jīng)到來(lái)，儲能行業(yè)開(kāi)始萌芽開(kāi)花，在各類(lèi)儲能技術(shù)中，電池儲能最受關(guān)注，也是發(fā)展最快的儲能技術(shù)方向。全固態(tài)鋰離子電池是規?；瘍δ芾硐氲幕瘜W(xué)電源?！敝袊茖W(xué)院電工研究所儲能技術(shù)研究組陳永翀教授表示。

    專(zhuān)家認為，全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統有機液態(tài)電解液，有望從根本上解決電池安全性問(wèn)題，是電動(dòng)汽車(chē)和規?；瘍δ艿睦硐牖瘜W(xué)電源。

    北京理工大學(xué)電動(dòng)車(chē)輛國家工程實(shí)驗室、中國電工技術(shù)學(xué)會(huì )電動(dòng)車(chē)輛專(zhuān)業(yè)委員會(huì )委員孫立清曾表示，相較于傳統鋰電池，固態(tài)鋰電池的差異在于電解質(zhì)固態(tài)化，理論上存在一定的優(yōu)勢。

    由于固態(tài)鋰電池采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導物質(zhì)，取代以往鋰電池的電解液，大大提升了鋰電池的能量密度。采用固態(tài)電解質(zhì)，可以阻止電池中的一些成分燃燒。

    與會(huì )專(zhuān)家介紹，固態(tài)鋰電池的密度及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進(jìn)而提升電池容量。因此，在同樣的電量下，固態(tài)電池體積將變得更小。而且，由于固態(tài)電池中沒(méi)有電解液，封存將會(huì )變得更加容易，在汽車(chē)等大型設備上使用時(shí)，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節約了成本，還能有效減輕重量。

    開(kāi)發(fā)還在路上，一些關(guān)鍵問(wèn)題有待突破

    將固態(tài)電解質(zhì)引入鋰電池，是為了突破目前有機電解液存在的種種限制，提升電池的能量密度、功率、溫度范圍和安全性。與會(huì )專(zhuān)家提出，真正實(shí)現這些目標，仍需首先解決現有電解質(zhì)材料本身以及與電極界面存在的問(wèn)題。

    中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所副研究員靳俊介紹說(shuō)，近幾年他們實(shí)驗室主要開(kāi)發(fā)采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰硫電池體系。用固態(tài)電解質(zhì)修飾金屬鋰后，可以提高電池的循環(huán)穩定性。他們還提出一個(gè)雙電解質(zhì)體系鋰硫電池概念，采用具有鋰離子導電特性L(fǎng)AGP體系的固體電解質(zhì)，在正負極間采用少量液態(tài)電解液進(jìn)行界面潤濕，測試結果可以看到，首次放電比容量能夠達到理論容量８０％以上，尤其在充放電效率方面，基本上接近１００％，完全沒(méi)有液態(tài)鋰硫電池中存在的穿梭效應問(wèn)題。為了進(jìn)一步解決電池的安全問(wèn)題，他們把這個(gè)界面凝膠化，以保證里面沒(méi)有流動(dòng)態(tài)的電解液，通過(guò)聚合物進(jìn)行修飾，還可以緩沖循環(huán)過(guò)程中的體積效應。

    清華大學(xué)材料學(xué)院副教授李亮亮團隊，正在研制一種氧化物固態(tài)電解質(zhì)及固態(tài)鋰電池的原型，采用三元正極，固態(tài)電解質(zhì)膜和石墨負荷作負極，電池能量密度以及安全性非常好，上千次循環(huán)后容量保持８１％。

    合肥博澳國興能源技術(shù)有限公司鄭明森博士指出，目前研發(fā)的疊片式大容量固態(tài)聚合物鋰離子電池，結構相對簡(jiǎn)單、節點(diǎn)少，不需要管理系統，在組裝電池組時(shí)只需串聯(lián)而非并聯(lián)。采用一些固態(tài)的電解液替代傳統的液態(tài)電解液，可以解決電池的漏液和碰撞后燃燒問(wèn)題，提高了電池的安全性。

    當然，固態(tài)電池開(kāi)發(fā)還在路上，仍存在一些關(guān)鍵問(wèn)題有待突破。專(zhuān)家表示，固體電池應用于儲能領(lǐng)域需考慮到長(cháng)壽命、安全性等因素。另外，還需解決長(cháng)期循環(huán)過(guò)程中的體積效應、穩定性和界面相容性等問(wèn)題。