全固态锂离子电池关键材料研究进展

全固态锂离子电池关键材料研究进展
李 杨,丁 飞,桑 林,钟 海,刘兴江

(中国电子科技集团公司第十八研究所,化学与物理电源重点实验室,天津300381)

摘 要:全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液,有望从根本上解决电池安全性问题,是电动汽车和规模化储能理想的化学电源。为了实现大容量化和长寿命,从而推进全固态锂离子电池的实用化,电池关键材料的开发和性能的优化刻不容缓,主要包括制备高室温电导率和电化学稳定性的固态电解质以及适用于全固态锂离子电池的高能量电极材料、改善电极/固态电解质界面相容性。本文以全固态锂离子电池关键材料为出发点,综述了不同类型的固态电解质和正负极材料性能特征以及电极/电解质界面性能的调控和优化方法等,阐述了未来全固态锂离子电池关键材料的发展方向以及界面问题的解决思路,为探索全固态锂离子电池产业化前景奠定基础。

关键词:全固态锂离子电池;固态电解质;正极;负极;界面相容性

目前,全球范围内出现了传统化石能源日益匮乏的能源危机、严重的环境污染以及全球温室效应等生态问题。因此,当务之急是加速发展清洁能源,建立高效、清洁、经济、安全的能源体系,降低传统汽车和工业对化石能源的依赖,实现新能源的可持续发展。锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、使用寿命长、对环境友好等不可比拟的优势,因而成为不可替代的优良储能设备。近年来,锂离子电池的发展集中在两个方面,如图1所示,一是作为汽车、舰船、航天航空设备上的动力电源和大型的储能设备,二是应用于智能卡、微型传感器、微电子系统等微型集成电子器件中[1-2]。这就对锂离子电池提出了高安全性、长循环寿命、高能量密度、高功率密度、价格低廉的新要求,其中安全性问题是关键。

 

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