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            日本旭化成集團顧問Akira Yoshino博士認為,特斯拉、電動汽車市場在中國、AGV(無人駕駛汽車技術谷歌蘋果造車)、環境改革對于電動車的變化這四個主題將推動電動汽車向前發展。


            繼鋰電池之后,固態電池有望成為動力電池的下一代選擇。據推算,當前采用的高電壓層狀過渡金屬氧化物和石墨作為正負極活性材料所組成的液態鋰離子動力電池的重量能量密度極限約為280瓦時/公斤左右。引入硅基合金替代純石墨作為負極材料后,鋰離子動力電池的能量密度有望做到300Wh/kg以上,其上限約為350Wh/kg。


            對于更高能量密度目標的進一步達成,以金屬鋰為負極的鋰金屬電池已成為必然選擇。這是因為鋰金屬的容量為3860 mAh/g,約為石墨的10倍,由于其本身就是鋰源,正極材料選擇面寬,可以是含鋰或不含鋰的嵌入化合物,也可以是硫或硫化物甚至空氣,分別組成能量密度更高的鋰硫和鋰空電池。


            鋰金屬電池的研究最早可追溯到上世紀60年代,但金屬鋰負極在液態電池中存在一系列技術問題至今仍缺乏有效的解決方法,比如金屬鋰與液態電解質界面副反應多、SEI膜分布不均勻且不穩定導致循環壽命差,金屬鋰的不均勻沉積和溶解導致鋰枝晶和孔洞的不均勻形成,從而引發安全問題。


            基于以上原因,很多研究者把解決金屬鋰負極的應用問題寄希望于固態電解質的使用。主要思路是避免液體電解質中持續發生的副反應,同時利用固體電解質的力學與電學特性抑制鋰枝晶的形成。


            因此,同樣以金屬鋰作為負極,全固態電池相較于液態電池具有較好的安全可靠性,以及較長的循環和使用壽命。同時,金屬鋰與固態電解質相匹配還可顯著提升動力電池的重量與體積能量密度。


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