半固态电池研究报告（30页）

行业报告下载 2023年03月27日 08:18 管理员

半固态电池属于固态电池中的一种，固态电池的优势适用于半固态电池，下文主要描述固态电池的优势。固态电池具有安全性好、能量密度高、更加灵活的成组方式等优势。（1）固态电池安全性好。采用可燃有机电解液的传统锂离子电池，在过度充电、内部短路等异常情况下电解液会发热，有自燃甚至爆炸的危险。而固态电解质大多耐高温、不可燃，电池自燃或者爆炸的风险明显减小。不过，作为一种能量存储器件，所有电池从热力学角度来说都不可能是绝对安全的。电池实际应用中，真正决定其安全性的因素是多方面的，包括电池的电解质材料特性、电极材料特性、电池质量控制以及电池管理系统等影响因素。因此，虽然固态电解质的引入能从原理上极大提高安全性，但其后续生产的质量控制、电池管理系统依然十分重要。（2）固态电池能量密度高。半固态电池相较传统液态电池的能量密度更高，卫蓝新能源、国轩高科已研发出能量密度为 360Wh/kg 的半固态电池。对于正极而言，固态电解质大多数拥有较宽的电化学窗口，可以兼容更多高电压正极材料（高镍正极、镍锰尖晶石正极等）。此外，全固态电池高电压比和良好的安全性还可以让电池管理系统更为简化，最后用于新能源汽车的电池系统能量密度还可以进一步提高。

固态电池具有更加灵活的成组方式。固态电池可以采用内串的成组方式，通过将电池内部极片以串联方式连接的结构设计，实现单体电池电压的提升。具有内串结构的单体电池电压可达到多个电芯串联的电压水平，减少了包装结构的使用，提高成组效率。（4）固态电池有望在新能源汽车电池器件技术中更上一个台阶。除了安全性与能量密度高，新能源汽车电池器件还需要满足众多要求，例如循环寿命长、工作温度范围宽、耐挤压、耐震动等，固态电池有望通过如下方式解决这些需求：为获得高的质量能量密度，采用高能量密度嵌入化合物、硫基材料等作为正极；为获得高的体积能量密度，采用致密薄层电解质技术、高压实密度正极等；为获得长循环寿命，控制正负极体积膨胀，保持界面接触，例如采用复合电极、柔性、无定型、凝胶态界面等；为实现宽温区工作（- 70~150℃），采用超离子导体、固液结合、热管理等；为提高耐挤压针刺的能力，采用不易粉化的金属锂复合电极与不易氧化、不易燃易爆的固态电解质；为提高耐震动的水平，采用含有柔韧物质或者系统减震；为降低成本、易于量产，可通过提升能量密度与寿命，使原材料易于制备，且极片和电解质层/膜易于加工，电芯易于快速制备等等。

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