“不久之后，國內將建設10條固態(tài)電池生產(chǎn)線。”近期，在一次有關新能源汽車的技術發(fā)展研討會上，有關專家釋放的這條消息引起了記者注意。在液態(tài)電池“橫掃”整個電動汽車動力電池市場的當下，固態(tài)電池突然平地而起，這讓行業(yè)不得不為之側目。

上月，在中國電動汽車百人會夏季論壇(以下簡稱“百人會夏季論壇”)舉辦期間，中國工程院院士陳立泉專門就固態(tài)電池的技術發(fā)展狀況及其優(yōu)越性能進行了闡釋，并提出，固態(tài)電池中不含可燃的液體電解質，這一特性能夠極大地改善電動汽車的安全性，因此他建議應大力支持固態(tài)電池的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

安全性是最大優(yōu)勢

自電動汽車推廣以來，因鋰離子電池燃燒而發(fā)生事故的新聞一直未曾間斷，現(xiàn)階段所使用的動力電池安全性問題已引起全社會廣泛關注，可以看到，為破解安全隱患，近幾年鋰電池行業(yè)各個環(huán)節(jié)方都在不遺余力地解決電池安全問題。

與此同時，為提高電動汽車續(xù)駛里程，實際情況是，已有多個國家制定了電芯能量密度進一步提升到300～400千瓦時的計劃。因此，如果從應用層面出發(fā)，就需要未來的電池既具備安全性，又同時擁有高能量效率的特性。

據(jù)記者了解，盡管目前動力電池在電池模塊和系統(tǒng)設計方面，已經(jīng)采取了先進的電源管理技術、冷卻技術、密封技術、散熱技術等，基本滿足了電動汽車對安全性的要求，但依然存在著熱失控、過熱、起火燃燒甚至爆炸的危險，行業(yè)專家認為，導致其燃燒爆炸的根本原因，是鋰離子電池電解質屬于可燃的有機溶液，因此，固態(tài)電解質的電池則被看作是解決動力鋰電池安全問題的終極方案。中國科學院寧波工業(yè)技術研究院新能源技術研究所研究員許曉雄認為：“在新型二次化學儲能電源中，基于固體電解質的全固態(tài)鋰電池的優(yōu)勢與特點是很明顯的，目前，企業(yè)、科研單位、高校都非常關注這一領域，并在努力地推進相關研究工作?！?/p>

據(jù)一位不愿具名的業(yè)內專家介紹：“固態(tài)電池由正極、負極、電解質、集流體和外殼構成，其中關鍵部件是前三者。如果在固態(tài)鋰空氣電池中，固態(tài)電解質可以將空氣正極側和鋰金屬負極側分離，能夠完全防止大氣成分和鋰金屬的直接反應，從安全性上說，固態(tài)電解質具備很高的機械強度來阻止鋰枝晶穿透；從穩(wěn)定性上說，以氧化物體系為主的固態(tài)電解質可以表現(xiàn)出優(yōu)良的穩(wěn)定性，同時也能夠解決開放型空氣電池的漏液和電解液揮發(fā)問題?！?/p>

在百人會夏季論壇上，陳立泉同樣對固體電池安全性特征作了說明，他談到，當電池出現(xiàn)局部短路時，只是聚合物發(fā)生熔化，熔化以后成為絕緣體，不會著火。

電導率難題待破解

“固態(tài)電池在安全性方面確實具備很大優(yōu)勢，但根據(jù)目前的研發(fā)進展，能量密度方面的優(yōu)勢還暫時無法完全展現(xiàn)?！痹S曉雄告訴記者。

寧波索福人能源技術有限公司董事長王蔚國進一步向記者解釋：“固態(tài)電解質的鋰離子電導率通常比液態(tài)的水系和非水系電解液低，在電池組裝過程中和鋰金屬以及空氣正極之間的界面阻抗較大，這就造成固態(tài)鋰空氣電池的能量利用效率和輸出功率目前低于液態(tài)的水系和非水系電解液體系。也就是說，固態(tài)電池在能量密度方面暫時不具備優(yōu)勢?！?/p>

王蔚國指出：“由于固態(tài)電解質電導率總體低于液態(tài)電解液，這導致了目前固態(tài)電池的倍率性能整體偏低，內阻較大，所以固態(tài)電池暫時無法滿足快充要求。不過，固態(tài)電解質的電導率也會隨著溫度上升而有明顯的提高，也就是說，固態(tài)電池最好在高一點的溫度下工作，才能發(fā)揮良好的性能。否則當溫度低時，固態(tài)電池的電導率就低，動力性隨之變差?！?/p>

據(jù)了解，即便是在法國已經(jīng)運行兩年的3000余輛全固態(tài)電池出租車，其工作溫度也必須在60-80 ℃之間。

顛覆產(chǎn)業(yè)為時尚早

中國科學院物理研究所研究員、清潔能源中心常務副主任、固態(tài)離子學課題組組長黃學杰向記者表示：“盡管法國巴黎已經(jīng)研發(fā)出了基于高分子聚合物固體電解質的大容量固態(tài)鋰電池，并應用于實踐，但目前還沒有展示出它的真正優(yōu)勢。”