采用固態電解質的大容量新一代鋰電池,即所謂“全固態電池”近來開始受到矚目。這是由于其在能量密度提高的同時,還可望確保安全性和實現長壽命。對電動車和定制式用大型鋰離子充電電池而言,保證安全是最重要的。
采用有機電解液的傳統鋰離子充電電池,因有過度充電、內部短路等異常時可能導致電解液發熱,有自燃或甚至爆炸的危險。而將有機電解液代之以固態電解質的全固態電池,其安全性可大幅提高。并且,因在理想狀態下,固態時鋰的擴散速度(離子傳導率)較液體電解液時高,理論上認為其可實現更高的輸出。
并且,固態電池包括其制造方式在內,可能會實現突破現有電池概念的特性。例如,因不必封入液體,則電池外裝可以簡化,從而能以卷對卷(roll-to-roll)方式制造大面積單元。進一步,還可將數層電極層積,并在單元內串聯,制作12V或24V的大電壓單元等,使此前不可能的電池得以實現。
電動車和定制式蓄電用大型電池和超大型鋰電池,而非迄今為止的主流——便攜設備用的小型電池的需求激增,因此要求電池特性的改變,使得研發方向發生重大改變。特別是對電池的安全性與使用壽命,有比現有的鋰離子充電電池更加嚴格的要求。其中,安全性自不待言,固態電池有明顯優勢;而在延長使用壽命方面,“固態電池的周期壽命特性原本就優異”。
耐高電壓:除了比目前的鋰離子充電電池更安全與使用壽命更長,提高能量密度也是固態電池的一個開發主題。使固態電池具有可增加能量密度特征的理由之一是固體電解質電位窗(potential window*)的寬廣度。而現有傳統的有機電解液,當電池電壓接近4V時電解液就開始分解,因此很難提高電池的電壓上限。