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固态电池,就是把传统电池中的液态电解质编程固态电解质。

相较于传统的液态电池,固态电池的优势可谓是颠覆性的,它的优势并不多,却都极其关键。

具体来说就是更高的安全性、更大的能量密度和更长的循环寿命,

这些优势为电动车领域带来了划时代的变革。

固态电池的优势
1、更高的安全性
电动车领域最重要的话题之一就是电池安全。

在液态电池中,正负极之间通常需要一层隔膜来隔离以防止短路。然而,这层隔膜并不是万无一失的,有可能会被刺穿,导致电池内部短路,甚至可能引发火灾或爆炸。

固态电池由于电极被固态电解质隔开,而且固态电解质本身不易燃、无腐蚀也不挥发,更没有漏液的可能,即使没有隔膜也不容易发生短路。

另外,固态电池内部的电极电子分布更为均匀,减少了锂离子以沉淀方式依附在电极表面形成锂晶枝的可能性,进一步提升了电池的安全性。

2、更高的能量密度
能量密度决定了电池的续航能力,是由电池中正负极材料的比容量和电压差决定的。

固态电池主要依靠固态电解质的特性以及对更高活性负极材料的应用来达到更高的能量密度。

首先,固态电池的电解质化学特性比较稳定,可以选择一些活性更高的金属来作为负极,例如液态电解质无法使用的锂金属负极。锂金属是一种理想的负极材料,具有极高的理论比容量,这就是固态电池能实现更高能量密度的一个主要原因。

其次,固态电池的固态电解质具有更大的电压窗口。目前主流的液态电解液电压窗口不超过4.5V,而固态电池因为其电解质的电压窗口更大,可以选择不同的正负极材料进行组合,进而可以达到更高的能量密度。业内比较保守的估计是,固态电池的体积能量密度可以超过1000Wh/L,质量能量密度可以超过400Wh/kg。

3、更长的循环寿命
电池的循环寿命是决定电动车使用寿命的重要指标。

由于液态电解质的化学不稳定,液态电池在反复充放电过程中,电极表面容易产生固态电解质界面(SEI)膜,这种膜会阻碍锂离子的传输,导致电池的容量逐渐衰退。同时,液态电池在充放电过程中,电解质的浓度会发生变化,也会导致电池性能下降。

固态电池的电解质化学稳定,不易形成SEI膜,同时在充放电过程中,固态电解质的浓度保持恒定,不会导致电池性能下降。这些特性使得固态电池的循环寿命得以大幅提高。

电动车的使用寿命得以延长,可以减少频繁更换电池的费用,电池的废弃量也会降低,这对于环保也是一种重要的贡献。

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