2022年后新能源汽车新技术有哪些?未来电池奔着固态锂电池方向发展( 二 ) _生活知识

其一，固态电池的规模可调、它的设计弹性大、它的结构紧凑。
其二，固态电解质有高低温稳定性，确保固态电池能在更宽泛的温度范围进行工作；
其三，固态电解质拥有更宽的电化学窗口，深入拓宽电池的工作电压，固态电池将突破更高的能量密度；
其四，固态电解质无挥发、很难燃烧、无法腐蚀，安全且可靠；
其五，固态电解质有效抑制锂枝晶的生长，会以免短路的问题，达到锂金属的应用；
其六，固态电解质离子迁移数高，浓差极化比较小，固态电池在大电流条件工作，可以提高电池的功率密度；

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那么再来深入一下锂离子电池工作原理，液态和固态的原理是一致的。
在1980 年的时候，第一次谈到“摇椅式”的锂离子电池结构，其实就是锂离子电池正负极为可脱嵌锂材料；在充放电的过程中，Li+在正负电极材料结构内嵌入或者脱出的现象，在外电路构建成电流的回路。在充电的过程，Li+在正极活性材料结构中进行脱出，通过电解液溶剂化作用转移并且嵌入至负极材料结构，同时，电子由外电路补偿电荷到负极，在充电的过程是电能向化学能的转化。而放电过程，Li+在负极活性材料结构中进行脱出，在通过电解液溶剂化作用转移且嵌入到正极材料结构中，电子通过外电路补偿电荷到正极，放电过程是化学能向电能进行转化。锂离子电池通过Li+的嵌入和脱出，达到电能与化学能的互相转化，这个是可逆的电化学反应。以层状LiCoO2 正极和石墨负极作为例子，锂离子电池电化学反应方程式如下：

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固态锂电池不同于锂液态，它需要机械的稳定性
固态锂电池中的机械稳定性涵盖固体电解质的机械稳定性和电极和电解质界面的机械稳定性。固态电池的关于优势是有希望能凭借它的高强度抑制锂枝晶的生长，最终能匹配金属锂负极，那电解质材料的强度对实现这一设想十分重要。电极和电解质界面机械稳定性意思是在复合电极中，伴随着充放电过程，在复合电极内部能否持续保持良好的电子与离子传输通道的稳定性。

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那谈完机械稳定性后，再来深入化学稳定性
固体电解质的化学稳定性是固体电解质在空气中存储、制备、使用过程中的化学稳定性现象。空气中涵盖水蒸气和二氧化碳，此组分易与化学组分反应出现变质，比如硫化物固体电解质在空气中存储后会导致离子电导率降低的问题。这让空气不稳定的材料在存储与使用过程中需在手套箱中进行，增高成本，且影响它的产业化进程。那么研究固体电解质的空气稳定性和提出有效的改性策略对于固态电池的实际应用有关键影响。除了固体电解质自身的化学稳定性外，在电极和电解质界面上有可能发生反应，而且产生界面层，对电池的动力学性能产生一定的影响，这就是界面化学稳定性。
尽管固态电池有这么多优势，但是依然存在一些问题
虽然在前景方面，固态电池在安全性和能量密度比较突出，然而当下固态电池还处在研发阶段，它是在2022年后的新技术，能帮助新能源汽车解决关键的续航里程问题，但是从技术角度仍然存在一些挑战。一方面，它对于碱金属负极，通常被忽略是金属锂的熔点只有 180.54 ℃，金属钠的熔点只有97.72 ℃，碱金属熔化时会引发电池内短路。就算固体电解质的热分解温度一般高达200 ℃甚至大于1000 ℃（如氧化物陶瓷），若将纯碱金属作为负极，那么固态电池的热稳定性不高。除此以外，碱金属的活性高，特别是金属钠，它几乎可以与所有的固体电解质进行化学反应，在电场存在的前提下，它会引发固体电解质的电化学分解。除此以外，固体电解质没有流动性，碱金属负极在电化学循环过程中体积变化达到 100%，引发负极和电解质接触失效。但是碱金属的枝晶问题在固态电池中需要进一步解决，有待2022年后的技术突破

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