电动汽车和储能领域的快速发展,对锂电池能量密度、安全性和续航能力的要求不断提高。传统液态锂电池面临着能量密度提升瓶颈和安全隐患等挑战。而半固态电池凭藉独特优势,成为锂电池领域最令人兴奋的突破之一。
半固态电池,顾名思义,是介於传统液态锂电池和全固态电池之间的一种过渡形态。其最大的特点在於电极材料的革新。以固态电解质取代传统液态电解质,采用聚合物、氧化物或硫化物等固态材料,提升电池的安全性和能量密度。另外液态电解液保留少量,浸润电极材料,保证锂离子在电极间的顺畅传输,维持较高的离子电导率。
这种固液共存的结构,使半固态电池兼具了液态电池和固态电池的优点,同时克服了二者的部分缺点。
与传统的液态锂电池相比,半固态电池能量密度更高。固态电解质的使用,可以搭载更高容量的正负极材料,例如锂金属负极,大幅提升电池的能量密度,延长续航里程。另外,固态电解质不易燃、不易漏液,有效降低了电池热失控的风险,提高了电池的安全性。固态电解质能够抑制锂枝晶的生长,减少电池充放电过程中的??反应,延长电池的使用寿命。部分半固态电池可以在更宽的温度范围内稳定工作,适应更复杂的环境。
全固态电池被认为是锂电池的终极形态,但其技术难度大、成本高,短期内难以实现大规模商业化应用。相比之下,半固态电池基於现有液态锂电池生产制程,技术成熟度更高,更容易实现量产,因此被视为全固态电池商业化之前的过渡方案。
半固态电池将在以下领域拥有广阔的应用前景:在电动车市场可以解决续航里程焦虑,提升电池安全性,推动电动汽车的普及。在储能领域可提高储能系统的能量密度和安全性,促进可再生能源的利用。另也可延长手机、笔记型电脑等电子设备的续航时间,提升用户体验。