固態(tài)電池是未來手機電池的最佳選擇？

　　三星note7電池爆炸事件經(jīng)過一段時間的發(fā)酵和傳播，已經(jīng)由科技新聞發(fā)展為社會新聞，不僅牽動著整個電池行業(yè)的神經(jīng)，手機消費者也開始擔心手機安全問題。那么，假設(shè)三星電池改用全固態(tài)電池，結(jié)果是否會好一些?因為全固態(tài)電池有一個很突出的優(yōu)點，安全性比液態(tài)鋰電池要高許多，不易發(fā)生爆炸。

　　實際上已有手機廠商瞄上了固態(tài)電池的這一優(yōu)勢。自2012年來，蘋果公司就開始積極布局全固態(tài)電池技術(shù)的專利，期待能把這種高能量密度、高安全性、有柔性潛力的新型電池用在iPad、MacBook等設(shè)備及以后將要開發(fā)的柔性電子設(shè)備上。2015年11月份，美國專利商標局公布了蘋果公司一項與固態(tài)電池充電技術(shù)相關(guān)的新專利——便攜設(shè)備的固態(tài)電池充電技術(shù)。

　　全固態(tài)電池能夠成為電池科研與工業(yè)界公認的下一步電池發(fā)展的主流方向，與其獨特的性能有著直接的關(guān)系。

　　高安全性：固態(tài)電池因其固態(tài)電解質(zhì)可以將空氣正極側(cè)和鋰金屬負極側(cè)分離，能夠完全防止大氣成分和鋰金屬的直接反應(yīng)，而且電池的最高工作溫度可以從現(xiàn)在的40℃提升到更高，這樣就可以使電池的適應(yīng)工作溫度區(qū)間更寬，應(yīng)用范圍也會更廣。因此安全性是全固態(tài)電池領(lǐng)域發(fā)展的最根本驅(qū)動力之一。

　　高能量密度：固態(tài)電池將傳統(tǒng)鋰離子電池的隔膜和電解液換成了固態(tài)的電解質(zhì)材料后，鋰離子電池的適用材料體系也發(fā)生改變，最為核心的一點是可以不必使用嵌鋰的石墨負極，而是直接使用金屬鋰來做負極，這樣可以明顯減輕負極材料的用量，使得電池的能量密度有明顯提高。而能量密度的提高則有利于把電池做得更加輕便，我國新能源汽車的發(fā)展方向之一就是輕量化，如果固態(tài)電池能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化，將會對此有所貢獻。

　　柔性化前景：由于固態(tài)電池可輕薄化的體態(tài)優(yōu)勢，使其具有可進一步優(yōu)化成柔性電池的潛質(zhì)。由固態(tài)電池發(fā)展成的柔性電池可以經(jīng)受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減，這種電池對于一些可穿戴電子設(shè)備是最佳的電源選擇。蘋果公司大力研發(fā)固態(tài)電池，也正是看中了其柔性化的前景。

　　然而一種產(chǎn)品的問世，總需要經(jīng)過各種考驗，固態(tài)電池也不例外。全固態(tài)鋰電池中，電極與固體電解質(zhì)之間的固-固接觸相比固-液接觸具有更高的界面接觸電阻，同時，界面相容性和穩(wěn)定性也顯著影響全固態(tài)鋰電池的循環(huán)性能和倍率性能。此外，固態(tài)電池還面臨生產(chǎn)工藝待提高、成本待下降的發(fā)展瓶頸。

　　針對這些問題，許多科研機構(gòu)都做出了大量的研發(fā)工作。

　　由美國前密歇根大學工程學教授瑪麗·塞思特里創(chuàng)辦的Sakti3研發(fā)出了一種使用平板電視與太陽能面板制造技術(shù)制成的固態(tài)鋰電池，這種電池因采用“薄膜沉積技術(shù)”，使其造價僅為目前鋰電池造價的五分之一，然而能量密度卻是鋰電池的兩倍。

　　青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院研發(fā)團隊開發(fā)出一系列綜合性能優(yōu)異的全固態(tài)聚合物電解質(zhì)，該新型全固態(tài)電解質(zhì)膜的電化學窗口可高達4.6V，電解質(zhì)熱穩(wěn)定溫度至少能達到200℃，當這種電解質(zhì)用于全固態(tài)鋰離子電池時，經(jīng)過1000次的充放電長循環(huán)，仍保持92%的容量。目前這種高能量密度、高性能全固態(tài)鋰電池已經(jīng)通過了11000米全海深模擬壓力倉循環(huán)壓力測試，將來有望成為“蛟龍?zhí)枴钡热Ｉ钌顫撈鞯睦硐肽芰縿恿Α?/p>

　　瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員們，通過石榴石作為電解質(zhì)，使得固態(tài)電池電極和電解質(zhì)之間的接觸面積放大，從而實現(xiàn)了固態(tài)電池充電速度加快的效果，并且夠承受100℃的高溫。

　　美國SunCulture Solar則將固態(tài)電池技術(shù)應(yīng)用到儲能領(lǐng)域中，其開發(fā)的新型一體化太陽能電池板，內(nèi)置有固態(tài)低壓電池，并與逆變器無縫集成。這種完全一體化的產(chǎn)品設(shè)計，可將太陽能安裝和儲能總成本降低50%以上。

　　由于世界各國對于固態(tài)電池的研發(fā)均處于起步階段，因此目前是對固態(tài)電池研究、開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的最佳時期，也是我國電池產(chǎn)業(yè)在國際上實現(xiàn)“領(lǐng)跑”的一大機遇。此外，對固態(tài)電池進行研發(fā)技術(shù)與經(jīng)驗的積累，對今后鋰硫電池、鋰空電池的研發(fā)工作也至關(guān)重要。