固態(tài)電池是什么？鋰電池不爆炸的解決方案

    固態(tài)電池是什么？鋰電池不爆炸的解決方案只有一個(gè)改變才可以徹底解決問(wèn)題——把液體的電解質(zhì)換成固體的。固態(tài)電解質(zhì)能讓電池正負(fù)極永不接觸。即使發(fā)生過(guò)熱情況，固態(tài)電解質(zhì)只是熔化成絕緣體，溫度下降后又能恢復(fù)成固體，不會(huì)分解出氣體和多余的熱量。

    如果一個(gè)鋰電池，換成固態(tài)電解質(zhì)，它就叫做 “固態(tài)電池”。

    人類在固態(tài)電池上探索的道路至今已經(jīng)有六十多年。最先生產(chǎn)出來(lái)的固態(tài)電池，不是那種厚厚的、或者圓圓的，而是像一層薄膜一樣。

    第一個(gè)報(bào)道產(chǎn)出固態(tài)電池的是日本人。1982 年，日本 Hitachi 公司首先聲明自己產(chǎn)出了厚度小于 10 μm 的固態(tài)電池，是一層薄膜。但這塊電池的功率太低，無(wú)法驅(qū)動(dòng)任何電子設(shè)備。

    薄膜電池現(xiàn)在有更成熟的產(chǎn)品了。 2008 年，美國(guó)的 Infinite Power Solutions (IPS)公司推出了一種全固態(tài)薄膜電池。它只有一個(gè)指甲蓋大小、兩張紙厚，15 分鐘就能充到 90% 的電量，可充放電 10 萬(wàn)次，使用至少 15 年。由于是全固態(tài)，這種薄膜電池可以隨意彎折，在 -40℃ 到 85℃ 溫度范圍、甚至水下一千多米都能安全使用。

    2015 年， Infinite Power Solutions 公司被蘋果收購(gòu)，開(kāi)始研究用于可穿戴設(shè)備上的固態(tài)電池?？梢韵胂?，如果蘋果手表用上固態(tài)電池，就能解決續(xù)航時(shí)間以及體積問(wèn)題了。

    這種薄膜形狀的固態(tài)電池，在微型電子器件市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛。世界范圍內(nèi)，有十幾家公司擁有薄膜電池的專利，除了上面提到的兩家，還有法國(guó) Bellcore、美國(guó) Cymbet、臺(tái)灣輝能科技、俄羅斯的 GS Nanotech 等。

    俄羅斯公司 GS Nanotech 生產(chǎn)的柔性薄膜鋰離子電池。

    但薄膜電池生產(chǎn)成本實(shí)在太高。它需要利用一種叫做氣相沉積的技術(shù)，所用設(shè)備動(dòng)輒上百萬(wàn)。如果將薄膜電池用到手機(jī)上，一臺(tái)蘋果能賣到 100 多萬(wàn)。

    另外，因?yàn)殡姌O是薄膜，薄膜電池能儲(chǔ)存的能量很少，別說(shuō)電動(dòng)車了，手機(jī)需要的電力都供不上。

    更多人把目光投向了大容量的非薄膜型固態(tài)電池。但非薄膜型的電池，目前技術(shù)還不是很靠譜。

    瓶頸主要有兩個(gè)：一是固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率太低，也就是鋰離子在固態(tài)中“奔跑”得慢，而電池是靠鋰離子在正負(fù)極間奔跑來(lái)實(shí)現(xiàn)充放電的，所以這意味著電池充放電慢。二是固電解質(zhì)和電極接觸得沒(méi)有液態(tài)和電極接觸好，導(dǎo)致界面電阻太高，這會(huì)顯著降低電池性能。

    在非薄膜型的電池里面，有三種材料可作為電解質(zhì)：聚合物，硫化物，氧化物。有不少公司說(shuō)自己在做以聚合物為電解質(zhì)的電池，但他們做的其實(shí)不是聚合物固態(tài)電池，而是凝膠電解質(zhì)，如 Sony 和三星。凝膠的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間，其實(shí)根本沒(méi)有解決安全性的問(wèn)題，凝膠電池的能量密度也難以提高。所以三星后來(lái)索性放棄了凝膠電解質(zhì)。

    其它絕大部分廠商，包括中國(guó)新能源科技(ATL)，只是在隔膜上涂一層聚合物將隔膜與正負(fù)極粘接在一起。話說(shuō)，ATL 是全球最大的聚合物電池供應(yīng)商，為三星、蘋果、華為、OPPO 等企業(yè)供貨。

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