電動汽車和儲能領域的快速發展,對鋰電池能量密度、安全性和續航能力的要求不斷提高。傳統液態鋰電池面臨著能量密度提升瓶頸和安全隱患等挑戰。而半固態電池憑藉獨特優勢,成為鋰電池領域最令人興奮的突破之一。
半固態電池,顧名思義,是介於傳統液態鋰電池和全固態電池之間的一種過渡形態。其最大的特點在於電極材料的革新。以固態電解質取代傳統液態電解質,採用聚合物、氧化物或硫化物等固態材料,提升電池的安全性和能量密度。另外液態電解液保留少量,浸潤電極材料,保證鋰離子在電極間的順暢傳輸,維持較高的離子電導率。
這種固液共存的結構,使半固態電池兼具了液態電池和固態電池的優點,同時克服了二者的部分缺點。
與傳統的液態鋰電池相比,半固態電池能量密度更高。固態電解質的使用,可以搭載更高容量的正負極材料,例如鋰金屬負極,大幅提升電池的能量密度,延長續航里程。另外,固態電解質不易燃、不易漏液,有效降低了電池熱失控的風險,提高了電池的安全性。固態電解質能夠抑制鋰枝晶的生長,減少電池充放電過程中的副反應,延長電池的使用壽命。部分半固態電池可以在更寬的溫度範圍內穩定工作,適應更複雜的環境。
全固態電池被認為是鋰電池的終極形態,但其技術難度大、成本高,短期內難以實現大規模商業化應用。相比之下,半固態電池基於現有液態鋰電池生產製程,技術成熟度更高,更容易實現量產,因此被視為全固態電池商業化之前的過渡方案。
半固態電池將在以下領域擁有廣闊的應用前景:在電動車市場可以解決續航里程焦慮,提升電池安全性,推動電動汽車的普及。在儲能領域可提高儲能系統的能量密度和安全性,促進可再生能源的利用。另也可延長手機、筆記型電腦等電子設備的續航時間,提升用戶體驗。