图为广东天劲新能源科技股份有限公司研究院执行副院长蔡比亚致辞
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11月16日,“第四届动力电池应用国际峰会(CBIS2019)”已经进行到第二天。在16日上午召开的“市场:应用新业态”主题论坛上,广东天劲新能源科技股份有限公司研究院执行副院长蔡比亚认为,由于氧化物电解质和聚合物电解质各有不同的优缺点,因此可以通过复合固态电池的方案进行解决。
他表示,复合就是集成多种不同类型的固态电解质的优势,引入一些氧化物作为道题,从而改善整个体系的窗口,抑制锂枝晶的生长。同时可以用胶合物改善浸润性。
固态电解质和正极界面设计,通常是具有层状结构的氧化物体系,用得比较多是三元、钴酸锂。正极是一个混合导体,因为加入了导电剂,氧化物持续不断地往正极跑。从而在氧化物正极空间形成平移层,会使锂离子形成偏移,在混合正极和硫化物的固态电池中间,引入一层锂离子导电。电子的缓冲层,通常设计的是氧化物的体系,跟正极同是氧化物。负极采用锂金属负能,比容量非常高。
他表示,在这样的固态电池中会形成三种不同的界面:
第一种是形成热力学稳定界面,几乎是不发生的,当然在这方面还存在一些争议;第二种是锂金属会跟固态电池发生反应,形成锂离子导电和电池导电的混合界面,如果这样的话,锂金属会持续不断地跨越界面,进入到电解质中,破坏固态电池的结构,是我们最不想看到的。第三种是锂金属会跟固态电池发生反应,锂离子导电形成SEI膜,所以引入了一层保护层,保护层的引入可以有效地割断锂金属的负极对固态电池的腐蚀。
尽管硫化物体系有很多的优势,但是有一个问题就是在水氧环境下的稳定性不是特别好,容易跟空气中的水反应形成有毒气体硫化氢,以前的解决方案是在硫化氢引入一些金属氧化物,但也会跟硫化氢产生反应会产生水,有水生成水解反应不断地生成,也会破坏固态电池结构。
另外一种解决方案,用聚合物体系做一层屏蔽层或者隔膜体系,可以隔绝与水环境的接触。