2025-11-03 瀏覽量:1600
從智能手機到電動汽車,再到儲能電站,背后都離不開鋰電池作為“能源心臟”。
實際上,無論是近期備受關注的固態(tài)電池,還是半固態(tài)電池和液態(tài)電池,都屬于鋰電池的一種。今天金武士ups電源羅工帶你了解一下鋰電池。
液態(tài)電池為最傳統(tǒng)的鋰電池形態(tài),內部結構主要包含4個部分:正極材料、負極材料、電解液和隔膜。
正極材料:相當于電池的“能量輸出端”,放電時釋放鋰離子。正極材料種類眾多,均為含鋰化合物,如鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等。
負極材料:相當于電池的“能量儲存端”,充電時吸附鋰離子,放電時再送回正極。目前負極材料多數為石墨,也有部分電池使用硅基負極、鋰金屬負極等。
電解液:是傳輸鋰離子的“載體”,讓鋰離子在正負極之間順暢移動,多為“鋰鹽+有機溶劑”的混合液體。
隔膜:負責隔開正負極,防止直接接觸短路,同時讓鋰離子通過,是一層多孔的塑料膜(多為聚乙烯、聚丙烯)。
固態(tài)電池:用固態(tài)電解質代替電解液和隔膜
固態(tài)電池的工作原理與液態(tài)電池類似,主要區(qū)別在于它的電解質是固態(tài)的,而非液態(tài)的,并且固態(tài)電解質兼具隔離功能,可無需隔膜。
而半固態(tài)電池是液態(tài)電池向固態(tài)電池發(fā)展的過渡方案,一般指電解質中液體含量在5-10%的電池。
如下面的表格所示,與液態(tài)電池相比,固態(tài)電池用固態(tài)的電解質替代了易燃的液態(tài)電解質,避免了擠壓/高溫時泄露起火的可能,安全性較優(yōu),且能兼容存電更多的鋰金屬負極,能量密度更高,能夠提供較好的續(xù)航,循環(huán)壽命也較高。
而液態(tài)電池的優(yōu)勢則主要在于成本較低、技術成熟度較高,目前全固態(tài)電池仍在量產前夜,僅有部分半固態(tài)電池進入了量產裝車階段。
液態(tài)電池、半固態(tài)電池、全固態(tài)電池對比
液態(tài)電池 | 半固態(tài)電池 | 全固態(tài)電池 | |
液體含量 | 25% | 5-10% | 0 |
能量密度 | 250KW/kg | 350KW/kg | 500KW/kg |
電解質 | 有機溶劑+鋰鹽 | 復合電解質 | 硫化物、氧化物、聚合物 |
是否有隔膜 | 有 | 保留+氧化物涂氟 | 無 |
安全性 | 相對較弱,電解質易燃 | 相對較強 | 強 |
循環(huán)壽命 | 中等 | 較好 | 長 |
界面阻抗 | 低 | 較高 | 高 |
成本 | 低 | 較高 | 高 |
技術成熟度 | 高(當前市場主力產品) | 中(開始走向產業(yè)化) | 低 |
注:能量密度指單位體積或單位質量的物體中所儲存的能量的大小;界面阻抗指電極與電解質界面處離子遷移所遇到的阻力。
從液態(tài)電池的發(fā)展成熟,到半固態(tài)電池的產業(yè)化落地,再到全固態(tài)電池的持續(xù)探索,不同形態(tài)的鋰電池既為消費電子、動力與儲能等領域提供了關鍵能源支撐,也推動了能源存儲技術不斷向前發(fā)展。