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2025-03-28 19 新能源及电力行业报告
负极方面,固态电池比传统锂电池更容易适配锂金属负极和硅碳负极,因为固态电解质由固态材料构成,具有较高的化 学稳定性,对锂金属负极的锂枝晶的形成及硅的膨胀起抑制作用。 采用锂金属负极能量密度最高、接近400Wh/kg。右图中,正极均采用100?m厚的NCM811,4种不同电芯比较下,采用锂金 属负极材料的固态电池能量密度最高。电芯内部串联能有效提升固态电池电压,提高体积能量密度。传统锂电池承载电压超过5V后会出现易分解甚至爆炸的情 况,因此只能外部串联。固态锂陶瓷电池能在电池内部形成串联,使单颗电池芯的额定电压从7.4V,最大串联叠加至60V, 在单体电池电压上远高于传统动力电池,且不需要焊接集流体,体积能量密度有望进一步提升。相比液态电池,固态电池具有较高的化学和热稳定性,能够有效抑制锂电池中发生热失控或燃烧的风险,电池在被刺破时 仍可安全运行,不会泄漏或爆炸。根据丰田研发实验室的报告,通过对比研究NCA/NCM锂电池和铌掺杂锂镧锆氧(LLZNO) 全固态电池的产热特性,丰田发现全固态电池产热量只有传统锂电池的25-30%,因此具有显著的安全性优势。考虑其放热 量依然存在,还需进一步降低放热量,以实现真正意义的“安全”。固态电解质(SEs)在宽温度范围内保持固态,不完全丧失离子传导功能,是其潜在优势之一。近期,智己汽车宣布,全球 首款搭载“超快充固态电池”智己L6将于5月正式上市,该电池由上汽集团与清陶能源联合研发制造,可实现1000km以上 超长续航,且低温性能出色。液态电池的电解液在低温下粘度大幅增加,锂离子迁移速度显著降低,因此冬季性能较差。 相比之下,固态电解质在低温下电导率也会降低,但受温度影响幅度较小,即使在-30℃环境下,放电容量保持率也能达 到90%以上,低温续航更好。 非晶态SE是实现致密固态电解质隔膜的希望材料,使用这种SE的固态电池在-10℃下仍然可以展示出长循环寿命。
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