德国高校评估量产全固态电池的挑战和要求 提出生产链解决方案
2018-03-06 10:14:53
摘要：德国慕尼黑工业大学(TUM)与乌尔姆大学亥姆霍兹研究所(HIU)的研究人员评估了全固态锂离子和锂金属电池大规模生产面临的挑战和要求。
德国慕尼黑工业大学(TUM)与乌尔姆大学亥姆霍兹研究所(HIU)的研究人员评估了全固态锂离子和锂金属电池大规模生产面临的挑战和要求。他们向研究机构、材料供应商和汽车制造商的专家报告了其研究成果。
为了缩小材料研究和工业大规模生产之间的差距，该团队提出了硫化物和氧化物基全固态电池(ASSB)从电极制造到电池组装和质量控制的生产链解决方案。研究人员将硫化物基全固态电池和常规锂离子电池的生产工艺进行了详细比较，并且表明，虽然复合电极制造工艺可通过一些技术进行调整，但固体电解质隔离层的制造和锂金属阳极的集成将需要全新的工艺。
尽管目前在消费电子、工业和汽车应用中普遍存在，但常规锂离子电池存在许多问题，包括原材料可用性、安全问题以及有限的储能容量。研究人员Schnell表示：“为了满足2025年对汽车应用的需求，将需要800Wh/l的能量密度和超过300Wh/kg比能量的电池。”
常规锂离子电池由两个电极、隔板及主要由非质子有机溶剂和导电盐组成的液体电解质构建。
研究人员表示，目前锂离子电池面临的许多问题可以追溯到这种液体电解质。溶剂的易燃性导致电池的安全问题和副反应，导电盐导致电池容量的衰减和老化。在电池生产过程中，电解液填充和润湿过程以及广泛的成型过程导致成本提升。
相比之下，由于缺乏易燃成分，全固态电池本质上更安全，并且能够显著提高能量密度。全固态电池采用固体电解质代替液体电解质，该固体电解质既可用作电绝缘体又用作离子导体。固体物理屏障(solidphysicalbarrier)还能够通过防止枝晶的形成而使用锂金属作为阳极材料。因此，与常规石墨电池相比，其体积能量密度可增加高达70%。此外，固体电解质的电化学稳定性可以促进高容量(如硫)或高电压阴极材料的使用。
总体而言，研究表明，尽管需要在材料层面上进行不断改进和开发，以应对电池界面稳定性和导电性受限等挑战，但未来的研究必须更加注重材料和生产成本，以便能够快速投入市场。（来源:车网中国 作者:阿伟）
