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干貨:全固態(tài)鋰離子電池的分類和應(yīng)用

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1310次  |  2020年08月31日  

伴隨著全固態(tài)鋰離子電池熱的興起,各種“全固態(tài)”或“固態(tài)”概念的鋰離子電池相繼出現(xiàn),存在著混淆概念的現(xiàn)狀。本文特將已出現(xiàn)的七類跟固態(tài)鋰離子電池相關(guān)的概念進(jìn)行了梳理,并進(jìn)行初步的總結(jié)如下。


(1)液態(tài)鋰離子電池電芯在制造過程中不含有固體電解質(zhì),只含有液體電解質(zhì)的鋰離子電池,包括液態(tài)鋰離子電池和液態(tài)金屬鋰離子電池。


(2)凝膠電解質(zhì)鋰離子電池電芯中液態(tài)電解質(zhì)以凝膠電解質(zhì)形式存在,電芯中不含固體電解質(zhì),這實(shí)際屬于液態(tài)鋰離子電池范疇。


(3)半固態(tài)鋰離子電池電芯電解質(zhì)相中,質(zhì)量或體積的一半是固體電解質(zhì),另一半是液體電解質(zhì);或者電芯中一端電極是全固態(tài),另一端電極中含有液體。


(4)準(zhǔn)固態(tài)鋰離子電池電芯的電解質(zhì)中含有一定的固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì),液體電解質(zhì)的質(zhì)量或體積小于固體電解質(zhì)的比例。


(5)固態(tài)鋰離子電池電芯中含有較高質(zhì)量或體積比的固體電解質(zhì),同時(shí)含有少量液體電解質(zhì)的電池,被一些研究人員稱之為“固態(tài)鋰離子電池”,但這實(shí)際上不是全固態(tài)鋰離子電池。


(6)混合固液鋰離子電池電芯中同時(shí)存在固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)。包括前述半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、固態(tài)鋰離子電池等均為混合固液鋰離子電池的一種。由于不要人為根據(jù)固液比例分類,也不會(huì)出現(xiàn)歧義,推薦使用這一術(shù)語,也可以稱為“混合固液電解質(zhì)鋰離子電池”。


(7)全固態(tài)鋰離子電池電芯由固態(tài)電極和固態(tài)電解質(zhì)材料構(gòu)成,電芯在工作溫度范圍內(nèi),不含有任何質(zhì)量及體積分?jǐn)?shù)的液體電解質(zhì),也可稱為“全固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池”。能夠充放電循環(huán)的可進(jìn)一步稱為“全固態(tài)鋰二次電池”或“全固態(tài)電解質(zhì)鋰二次電池”。


表1不同電解質(zhì)類型的混合固液鋰離子電池和全固態(tài)鋰二次電池類型及特點(diǎn)[1]


總結(jié)而言,鋰離子電池根據(jù)電解質(zhì)不同可以分為液態(tài)鋰離子電池,混合固液鋰離子電池和全固態(tài)鋰離子電池三大類。根據(jù)負(fù)極的不同可以分為負(fù)極為金屬鋰的金屬鋰離子電池和負(fù)極不含金屬鋰的鋰離子電池。


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