電力新聞電力新聞當(dāng)前鋰離子電池起火爆炸事件時(shí)有發(fā)生，通過單純的外部電池管理或物理外圍保護(hù)并不能很好解決。利用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)被認(rèn)為是從本質(zhì)上提升鋰電池安全性的必由之路

當(dāng)前鋰離子電池起火爆炸事件時(shí)有發(fā)生，通過單純的外部電池管理或物理外圍保護(hù)并不能很好解決。利用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)被認(rèn)為是從本質(zhì)上提升鋰電池安全性的必由之路

2017-08-17 12:42:08 · 北極星電力網(wǎng) 閱讀：251

當(dāng)前鋰離子電池起火爆炸事件時(shí)有發(fā)生，通過單純的外部電池管理或物理外圍保護(hù)并不能很好解決。

利用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)被認(rèn)為是從本質(zhì)上提升鋰電池安全性的必由之路。但是，由于固固界面相容性等一系列科學(xué)問題亟待解決及固體電解質(zhì)規(guī)模制備技術(shù)不成熟，至今尚未有商業(yè)化的高能量密度固態(tài)鋰電池問世。依托中科院青島生物能源與過程研究所建設(shè)的青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院(下稱青島儲能院)在中科院納米專項(xiàng)的支持下，歷經(jīng)多年摸索與開拓，在高能量密度固態(tài)鋰電池方面取得了階段性的進(jìn)展，在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得系列進(jìn)展，已經(jīng)發(fā)表SCI論文42篇，在高能量密度、高安全全海深固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化示范方面，攻克全海深長續(xù)航動力電源的關(guān)鍵核心技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)11000米壓力艙考驗(yàn)和全海深示范應(yīng)用，助推國家深海電源邁向新高度。

固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)鋰離子電池的核心部件，研究與開發(fā)綜合性能優(yōu)異的固態(tài)電解質(zhì)體系是系統(tǒng)提升電池性能的核心和瓶頸問題。但無論無機(jī)材料還是聚合物材料，僅靠單一材料無法滿足大容量電池在離子導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度及熱穩(wěn)定等綜合性能提升的要求。為了解決這一難題，青島儲能院提出“剛?cè)岵?jì)”固態(tài)聚合物電解質(zhì)的設(shè)計(jì)理念，發(fā)揮不同材料的優(yōu)勢，創(chuàng)新地復(fù)合“剛性”多孔骨架材料和“柔性”聚合物離子傳輸材料。通過剛?cè)岵牧系膬?yōu)勢互補(bǔ)，結(jié)合路易斯酸堿相互作用增加嵌段運(yùn)動且提升界面離子傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，制備出多款綜合性能優(yōu)異的“剛?cè)岵?jì)”固態(tài)聚合物電解質(zhì)，進(jìn)而滿足了長續(xù)航、高安全固態(tài)鋰電池的苛刻要求。

在固態(tài)電池實(shí)際應(yīng)用中，擠壓、穿刺等現(xiàn)象不可避免。如何應(yīng)對隨之帶來的固固界面失效問題非常必要。青島儲能院巧妙利用熱可逆聚合物的溫度響應(yīng)凝膠化過程，構(gòu)筑了具有“冷卻恢復(fù)”功能的固態(tài)電池體系。在受到強(qiáng)烈擠壓或折疊后，電解質(zhì)與電極的接觸雖然被破壞，電池性能驟降，但可通過簡單的低溫冷卻步驟重塑有效的固固界面，實(shí)現(xiàn)電池性能的高效恢復(fù)。在固態(tài)鋰電池大容量器件集成和中試方面，青島儲能院已經(jīng)突破高能量密度固態(tài)鋰電池的技術(shù)瓶頸：成功開發(fā)出大容量固態(tài)鋰電池；國家化學(xué)電源檢測中心第三方檢測能量密度達(dá)到300Wh/kg，循環(huán)壽命超過500次；而且他們進(jìn)一步發(fā)展聚合物受熱流動會切斷短路點(diǎn)保障安全性能，多次穿釘實(shí)驗(yàn)表明電池安全性極佳且具有自修復(fù)特性。

今年3月，青島儲能院開發(fā)的“青能-Ⅰ”固態(tài)電池隨中科院深淵科考隊(duì)遠(yuǎn)赴馬里亞納海溝，為“萬泉”號著陸器控制系統(tǒng)及CCD傳感器提供能源，順利完成萬米全深海示范應(yīng)用，標(biāo)志著中科院突破全海深電源技術(shù)瓶頸，掌握全海深電源系統(tǒng)的核心技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)將會為發(fā)展“蛟龍?zhí)?rdquo;為代表的深海潛器的高性能長續(xù)航電源系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。

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