固态电池产业化报告（33页）

行业报告下载 2025年05月15日 08:47 管理员

固态电池可以解决液态锂离子电池的安全性痛点。安全隐患及因电池热失控引发的安全事故是新能源汽车发展的痛点所在，锂电池在充电过程中析锂、内短路、单体电芯热失控和电池系统热扩散是导致安全问题的根源。根据禹习谦等人的相关研究，锂电池相关事故发生的概率可能会受到电池本身、热管理系统、充电装置、运行环境等多种因素的影响，其中高温环境起着突出的作用；而另一方面电池能量密度和安全性之间的矛盾，即能量密度越高其安全风险就越高，导致较高的能量密度会恶化电池安全性，这主要是因为当电极材料的化学键中储存了更多的能量时，化学性质不太稳定。目前商业化应用的电解液存在两方面问题：液态电解液自身容易燃烧，又具有与正负极材料发生副反应的倾向。而固态电解质材质不泄漏、不燃烧，在热失控的触发机制中可以提供本质安全，从而解决锂电池安全性问题。因此长远来看，从本质上解决电池热失控需要用固态电解质代替液态电解液。从电池体系来看，由于固体电解质可以致密，因此可以通过合理的电池设计来延迟或阻止阴极释放的氧气或从阳极电极产生的氢的扩散，从而避免电池内部的化学串扰并提高固态电池的本质安全特性。固体电解质的引入可以有效提高固态电池的承受热滥用的能力，其电化学稳定性窗口更宽，有利于改善抗电滥用特性。由于固体电解质或涂有固体电解质的隔膜具有高强度，当电池发生机械损坏时，可以避免严重的内部短路，并改善机械抗滥用特性。此外，固体电解质对锂金属的高稳定性可以有效降低快速充电时镀锂的风险，避免像使用液体电解质的锂离子电池时出现严重的热失控。固态电池更适用于对电解质流动性有限制的双极设计，以实现具有更好安全性的双极电池设计，减少电池运行过程中产生的热量，减少热管理系统压力。固态电池具有更高的整体电气、热和机械强度，因此它们对电极退化、过充和过放、锂枝晶、杂质短路等具有更高的安全耐受性，可以降低电池制造缺陷导致事故的风险并提高制造可靠性。

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