鉅大LARGE | 點擊量：601次 | 2024年01月10日
全固態(tài)薄膜鋰離子電池研究進展，薄膜型全固態(tài)鋰離子電池的特點
全固態(tài)薄膜鋰離子電池研究進展，薄膜型全固態(tài)鋰離子電池的特點。采用固態(tài)電解質(zhì)替代有機液態(tài)電解液，制備全固態(tài)鋰離子電池是解決當(dāng)前鋰離子電池安全問題的根本途徑。薄膜型全固態(tài)鋰離子電池是在傳統(tǒng)鋰離子電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)的鋰離子電池。
全固態(tài)薄膜鋰離子電池研究進展
薄膜鋰離子電池的關(guān)鍵材料重要包括正極膜、電解質(zhì)膜以及負(fù)極膜。在薄膜型全固態(tài)鋰離子電池中，電解質(zhì)起著至關(guān)重要的用途，直接影響到薄膜電池的充放電倍率、循環(huán)壽命、自放電、安全性以及高低溫性能。因此，固態(tài)電解質(zhì)薄膜要求具有高的離子電導(dǎo)率、低的電子電導(dǎo)率、寬的電位窗口以及較好的化學(xué)和機械穩(wěn)定性。
我國的薄膜型全固態(tài)鋰離子電池的研究與商業(yè)化起步相對較晚。近年來，薄膜型全固態(tài)鋰離子電池的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有加快的趨勢，其對應(yīng)的應(yīng)用市場也在逐步擴大。三維薄膜鋰離子電池的研究仍處于初期階段，大部分研究還處在概念設(shè)計、電極制備的狀態(tài)，完整的三維薄膜鋰離子電池報道極少。關(guān)于用金屬鋰做負(fù)極的全固態(tài)薄膜鋰離子電池而言，正極材料三維納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建尤為重要，其性能直接決定了全電池的性能。然而，三維正極材料構(gòu)建上的困難一直制約著三維固態(tài)薄膜電池的研究與發(fā)展。
固態(tài)的鋰離子電池能夠制備柔性與薄膜電池，在3C產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用更為快速，此外熱穩(wěn)定性的提高加速薄膜型鋰電在特種應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用，如可植入式和智能醫(yī)療設(shè)備、無線傳感器等應(yīng)用領(lǐng)域有潛在巨大市場。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
我國的薄膜型全固態(tài)鋰離子電池技術(shù)成熟度與國際相比仍存在較大的差距，具體表現(xiàn)為：
①我國對薄膜型全固態(tài)鋰離子電池的關(guān)鍵材料體系研究開發(fā)起步較晚，并且在薄膜電池的大規(guī)模制備、電池組的設(shè)計制造、電池密封保護層、封裝技術(shù)、失效機制、性能評估標(biāo)準(zhǔn)等方面也缺乏系統(tǒng)的研究；
②在薄膜電池制備必需的真空鍍膜設(shè)備等硬件方面以及必需的濺射靶材等原材料方面，我國與美國應(yīng)用材料公司、日本愛發(fā)科等國際公司相比缺乏相關(guān)的研發(fā)相關(guān)經(jīng)驗，公開報道的資料極少；
③在薄膜電池應(yīng)用方面，Cymbet等國外公司已實現(xiàn)了薄膜型全固態(tài)鋰離子電池在微型電子設(shè)備上的應(yīng)用，而國內(nèi)暫無可售的薄膜電池產(chǎn)品，在商業(yè)化應(yīng)用方面也尚無公開報道。
因此，探索高效、低成本的正極厚膜制備技術(shù)是薄膜型全固態(tài)鋰離子電池未來進一步發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。隨著研究的不斷深入和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，相信薄膜型全固態(tài)鋰離子電池的單體電池容量和能量密度將不斷提高，制造成本不斷降低，在未來二次電池市場中占有重要的一席之地。
薄膜型全固態(tài)鋰離子電池的特點
薄膜型全固態(tài)鋰離子電池具有完美的電極/電解質(zhì)固-固界面,可以有效解決當(dāng)前商用鋰離子電池的安全性問題,并具有超長的循環(huán)壽命、較寬的使用溫度范圍、較低的自放電率等優(yōu)點,相比體型固態(tài)鋰離子電池性能優(yōu)越,受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。
薄膜型全固態(tài)鋰離子電池可以在更為苛刻的環(huán)境下使用，如耐高低溫能力更強，在低溫-40℃、高溫150℃下性能良好，從而可用于半導(dǎo)體工業(yè)中的高溫探測器、石油勘探和空間探測。
薄膜電極電勢均一，電極局域過充、過放電的風(fēng)險小。
總結(jié)：薄膜型全固態(tài)鋰離子電池經(jīng)過多年的發(fā)展，表現(xiàn)出優(yōu)越的安全性、穩(wěn)定性和電化學(xué)性能，已經(jīng)成為新一代微電子器件不可替代的微型電源。全固態(tài)鋰離子電池的優(yōu)點,即固態(tài)電解質(zhì)的使用有助于提高鋰離子電池安全性。
