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      固態電解質能否徹底解決電池的安全問題?

      來源:鋰電池廠家?作者:諾信電子??發布時間:2020-07-27 15:27:25??閱讀數:

      2019年對于新能源汽車產業鏈中的企業來說是艱難的一年。補貼在減少,降低成本的壓力很大,資金鏈也很緊。許多企業都在痛苦中掙扎求生。

      由于持續低迷的銷售形勢,新能源汽車行業一些汽車和動力電池制造商的資金周轉面臨壓力。由于客戶未能按約定支付貨款,一些企業大幅增加了應收賬款壞賬準備,對企業經營業績產生了不利影響。

      在此背景下,工業和信息化部于2月10日發布了《關于修改〈新能源汽車生產企業及產品準入管理條例〉的決定(征求意見稿)》。

      征求意見稿主要取消了原法規中的“設計和開發能力”要求,將該部分調整為“技術支持能力”要求,要求企業具備與所生產的新能源汽車產品相適應的技術支持能力;它還可以測試整車和自制部件,評估和確認與技術支持能力相關的技術要求。

      從技術支持能力來看,企業在生產過程中的技術控制能力主要是保證生產質量和一致性,而檢測能力也是保證生產出的產品滿足汽車產品的技術要求。

      本意見草案的調整意味著新能源汽車制造商只要能保證生產所需的技術支持能力,就不能擁有自己的設計和開發能力。

      01

      動力電池是新能源電動汽車的核心部件,動力電池行業也不能幸免于新能源汽車行業的衰退。從這個角度來看,《征求意見稿》對新能源汽車行業的要求也適用于動力電池行業。

      把握市場方向,適應時代發展,創新核心技術是硬道理。優秀的技術質量始終是企業發展的保證和市場的導向。

      隨著電池技術的發展,可以說它相對成熟,但也遇到了瓶頸,迫切需要新一代技術的誕生,特別是在新能源領域。

      固態電池是有望成為下一代動力電池的技術之一。全固態電池不僅技術成熟度較高,而且國內外許多鋰離子電池企業都將全固態電池技術視為重要的下一代技術儲備。

      此外,固態電池是2019年諾貝爾化學獎獲得者約翰·班尼斯特·古德托等一批國際頂尖學者大力支持的技術。無論主觀還是客觀,發展固態電池都是必然的選擇。

      在固態電池技術的早期發展中,由于固態電解質材料的電導率相對較低,研發重點是提高固態電解質的電導率,因此高離子電導率的硫化物電解質和氧化物固態電解質受到廣泛關注。

      全固態鋰離子電池采用固體電解質代替傳統的有機液體電解質,有望從根本上解決電池安全問題,是電動汽車和大規模儲能的理想化學電源。關鍵在于制備具有高室溫電導率和電化學穩定性的固體電解質、適用于全固態鋰離子電池的高能電極材料以及提高電極/固體電解質界面的相容性。

      02

      固態鋰電池是在鋰電池的基礎上開發的。與傳統鋰電池相比,液體或膠體不再作為正負極之間的導電材料,大大提高了汽車的安全性和耐高溫性。它具有安全性高、能量密度高、循環壽命長、工作溫度范圍寬等優點,其中固體電解質是核心。

      從技術角度來看,固體電解質可分為氧化物電解質、硫化物電解質、有機聚合物電解質、LiPON電解質等。

      氧化物固體電解質根據材料結構可分為晶態和玻璃態(非晶態),其中晶態電解質包括鈣鈦礦型、NASICON型、LISICON型和石榴石型等。玻璃氧化物電解質的研究重點是用于薄膜電池的LiPON型電解質。

      氧化物晶體固體電解質化學穩定性高,在大氣環境中能夠穩定存在,有利于全固態電池的大規模生產。研究重點是提高室溫下的離子電導率及其與電極的相容性。目前,提高電導率的主要方法是元素置換和摻雜不同價態的元素,與電極的相容性也是制約其應用的一個重要問題。

      最典型的硫化物結晶固體電解質是硫代LISICON,由東京理工大學的KANNO教授在Li2S-GeS2-P2S體系中首次發現。其化學組成為Li4-xGe1-xPxS4,室溫下離子電導率高達2.2×10-3S/cm(其中x=0.75),電子電導率可忽略不計。硫代LISICON的化學通式為Li4-xGe1-XPXs 4(A =鍺、硅等)。,B =磷、鋁、鋅等。)。

      硫化物玻璃固體電解質通常由P2S5、SiS2、B2S3等成網劑和網絡改性劑Li2S組成,體系主要包括Li2S-P2S5、Li2S-SiS2和Li2S-B2S3。成分變化范圍寬,室溫下離子電導率高,熱穩定性高,安全性能好,電化學穩定窗口寬(高達5V)。它在高功率和高低溫固態電池方面具有突出的優勢,是一種潛在的固態電池電解質材料。

      聚合物固體電解質由聚合物基體(如聚酯、聚合酶、聚胺等)組成。)和鋰鹽(如LiClO4、LiAsF4、LiPF6、LiPf 4等。),其因其重量輕、良好的粘彈性和優異的可加工性而受到廣泛關注。

      常見的固相萃取系統包括聚環氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(聚丙烯腈)、聚偏二氟乙烯(聚偏二氟乙烯)、聚甲基丙烯酸甲酯(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚環氧丙烷(聚苯醚)、聚偏二氯乙烯(PVDC)和單離子聚合物電解質。

      目前,主流的固相萃取基質仍然是最早提出的PEO及其衍生物,主要是因為PEO對鋰金屬穩定,能更好地解離鋰鹽。

      LiPON電解質由美國橡樹嶺國家實驗室(ORNL)生產。用射頻磁控濺射裝置在高純氮氣氛中濺射高純Li3P04靶。

      眾所周知,該材料具有優異的綜合性能,如室溫離子電導率為2.3×10-6S/cm,電化學窗口為5.5V(http://vs.Li/Li+),良好的熱穩定性,與正極如LiCoO2和LiMn2O4以及負極如金屬鋰和鋰合金具有良好的相容性。鋰氮薄膜的離子電導率取決于非晶結構和氮含量,氮含量的增加可以提高離子電導率。

      2020年,遍及全國的新型冠狀病毒給產業鏈蒙上了一層厚厚的陰霾,補貼和其他因素對產業的不利影響仍在繼續。今年注定是艱難的一年,行業內的同事需要互相幫助,共度難關。

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