2025-11-03 浏览量:985
从智能手机到电动汽车,再到储能电站,背后都离不开锂电池作为“能源心脏”。
实际上,无论是近期备受关注的固态电池,还是半固态电池和液态电池,都属于锂电池的一种。今天金武士ups电源罗工带你了解一下锂电池。
液态电池为最传统的锂电池形态,内部结构主要包含4个部分:正极材料、负极材料、电解液和隔膜。
正极材料:相当于电池的“能量输出端”,放电时释放锂离子。正极材料种类众多,均为含锂化合物,如钴酸锂、镍钴锰酸锂等。
负极材料:相当于电池的“能量储存端”,充电时吸附锂离子,放电时再送回正极。目前负极材料多数为石墨,也有部分电池使用硅基负极、锂金属负极等。
电解液:是传输锂离子的“载体”,让锂离子在正负极之间顺畅移动,多为“锂盐+有机溶剂”的混合液体。
隔膜:负责隔开正负极,防止直接接触短路,同时让锂离子通过,是一层多孔的塑料膜(多为聚乙烯、聚丙烯)。
固态电池:用固态电解质代替电解液和隔膜
固态电池的工作原理与液态电池类似,主要区别在于它的电解质是固态的,而非液态的,并且固态电解质兼具隔离功能,可无需隔膜。
而半固态电池是液态电池向固态电池发展的过渡方案,一般指电解质中液体含量在5-10%的电池。
如下面的表格所示,与液态电池相比,固态电池用固态的电解质替代了易燃的液态电解质,避免了挤压/高温时泄露起火的可能,安全性较优,且能兼容存电更多的锂金属负极,能量密度更高,能够提供较好的续航,循环寿命也较高。
而液态电池的优势则主要在于成本较低、技术成熟度较高,目前全固态电池仍在量产前夜,仅有部分半固态电池进入了量产装车阶段。
液态电池、半固态电池、全固态电池对比
液态电池 | 半固态电池 | 全固态电池 | |
液体含量 | 25% | 5-10% | 0 |
能量密度 | 250KW/kg | 350KW/kg | 500KW/kg |
电解质 | 有机溶剂+锂盐 | 复合电解质 | 硫化物、氧化物、聚合物 |
是否有隔膜 | 有 | 保留+氧化物涂氟 | 无 |
安全性 | 相对较弱,电解质易燃 | 相对较强 | 强 |
循环寿命 | 中等 | 较好 | 长 |
界面阻抗 | 低 | 较高 | 高 |
成本 | 低 | 较高 | 高 |
技术成熟度 | 高(当前市场主力产品) | 中(开始走向产业化) | 低 |
注:能量密度指单位体积或单位质量的物体中所储存的能量的大小;界面阻抗指电极与电解质界面处离子迁移所遇到的阻力。
从液态电池的发展成熟,到半固态电池的产业化落地,再到全固态电池的持续探索,不同形态的锂电池既为消费电子、动力与储能等领域提供了关键能源支撑,也推动了能源存储技术不断向前发展。