日本旭化成集團(tuán)顧問Akira Yoshino博士認(rèn)為，特斯拉、電動(dòng)汽車市場(chǎng)在中國(guó)、AGV(無人駕駛汽車技術(shù)谷歌蘋果造車)、環(huán)境改革對(duì)于電動(dòng)車的變化這四個(gè)主題將推動(dòng)電動(dòng)汽車向前發(fā)展。
繼鋰電池之后，固態(tài)電池有望成為動(dòng)力電池的下一代選擇。據(jù)推算，當(dāng)前采用的高電壓層狀過渡金屬氧化物和石墨作為正負(fù)極活性材料所組成的液態(tài)鋰離子動(dòng)力電池的重量能量密度極限約為280瓦時(shí)/公斤左右。引入硅基合金替代純石墨作為負(fù)極材料后，鋰離子動(dòng)力電池的能量密度有望做到300Wh/kg以上，其上限約為350Wh/kg。
對(duì)于更高能量密度目標(biāo)的進(jìn)一步達(dá)成，以金屬鋰為負(fù)極的鋰金屬電池已成為必然選擇。這是因?yàn)殇嚱饘俚娜萘繛?860 mAh/g，約為石墨的10倍，由于其本身就是鋰源，正極材料選擇面寬，可以是含鋰或不含鋰的嵌入化合物，也可以是硫或硫化物甚至空氣，分別組成能量密度更高的鋰硫和鋰空電池。
鋰金屬電池的研究最早可追溯到上世紀(jì)60年代，但金屬鋰負(fù)極在液態(tài)電池中存在一系列技術(shù)問題至今仍缺乏有效的解決方法，比如金屬鋰與液態(tài)電解質(zhì)界面副反應(yīng)多、SEI膜分布不均勻且不穩(wěn)定導(dǎo)致循環(huán)壽命差，金屬鋰的不均勻沉積和溶解導(dǎo)致鋰枝晶和孔洞的不均勻形成，從而引發(fā)安全問題。
基于以上原因，很多研究者把解決金屬鋰負(fù)極的應(yīng)用問題寄希望于固態(tài)電解質(zhì)的使用。主要思路是避免液體電解質(zhì)中持續(xù)發(fā)生的副反應(yīng)，同時(shí)利用固體電解質(zhì)的力學(xué)與電學(xué)特性抑制鋰枝晶的形成。
因此，同樣以金屬鋰作為負(fù)極，全固態(tài)電池相較于液態(tài)電池具有較好的安全可靠性，以及較長(zhǎng)的循環(huán)和使用壽命。同時(shí)，金屬鋰與固態(tài)電解質(zhì)相匹配還可顯著提升動(dòng)力電池的重量與體積能量密度。
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