固态、液态、半固态……一文了解锂电池

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。

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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

保留+氧化物涂氟

安全性

相对较弱,电解质易燃

相对较强

循环寿命

中等

较好

界面阻抗

较高

成本

较高

技术成熟度

高(当前市场主力产品)

中(开始走向产业化)

 

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。


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