固态锂电池深度报告：十年磨一剑，何惧试锋芒（28页）

行业报告下载 2018年11月22日 06:41 管理员

液态锂离子电池中电解液体系为锂离子在正负极之间传输提供通道。传统液态锂离子电池，构成部分有正极、负极、电解液、隔膜。正、负极材料是能够可逆嵌入和脱出锂离子的化合物，同时保证在脱嵌过程中保持结构稳定。正极材料提供锂离子，很大程度上决定电池能量密度，负极材料作为锂的载体。电解液起到的作用是具备离子导电性，作为正负极之间传输锂离子的通道。隔膜作为电子绝缘体，起到隔离正负极，防止电池短路的作用，同时隔膜具有微孔结构，为电解液和锂离子正常穿梭提供通道。液态锂离子电池的工作原理是锂离子随着充放电过程的进行，在正负极间的电解质中来回穿梭，并可逆地在电极上脱嵌，电子在外电路中传递，形成充放电电流。

固态锂电池采用固体电解质替代电解液和隔膜。一方面，固体电解质具备离子导电性，能够替代传统电解液，起到在正负极之间传输锂离子的作用；另一方面，固体电解质同时具备电子绝缘性，可以替代隔膜，隔绝正负极，防止短路。此外，根据负极材料的不同，又可以分为固态锂离子电池和固态金属锂电池，前者负极材料主要是石墨基、硅碳材料等可以嵌锂的材料，后者负极材料主要是指金属锂。

溶剂具有易挥发、低闪点的特点，导致电解液的易燃性。液态锂离子电池采用的基本都是碳酸酯溶剂，主流溶剂有碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）等，基本都有挥发性强、闪点低的特点。在较高温度下易燃易爆，有一定毒性（碳酸酯溶剂有一定的致癌性），同时液体状态在暴力冲击下容易漏液。电解液溶剂的性质，决定了一般常规锂电池长时间工作温度需要低于 55℃-60℃，即使是采用特殊配方的高温电解液，使用温度一般也不超过 65℃。

负极表面容易形成枝晶，刺穿隔膜，造成正负极短路，导致电池起火。液态锂离子电池普遍采用石墨作为负极，当负极表面不均匀时，在多次充放电循环过程中容易导致多余的锂在负极表面富集堆积，形成树枝状的锂枝晶。锂枝晶生长到一定的程度，可能刺穿具有微孔结构的隔膜，连接到正极极片，造成正负极短路。另一方面，新暴露在电解液中的锂枝晶会不断被电解液腐蚀，消耗电解液，降低电池循环寿命和容量。

液态锂电池在 3C、动力电池等领域频繁发生起火爆炸等安全事故。由于液态锂电池具备以上因素带来的安全隐患，小到手机、笔记本电脑等 3C 电池，大到动力电池，均出现过起火爆炸等安全事故。主要引起安全事故的原因有过充、不恰当使用等导致电池温度过高，受到外部猛烈的碰撞、挤压导致电解液外溢，电池内部短路导致起火，电池胀气、电解液外溢等。

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