拒绝自燃全固态薄膜锂电池或开辟新未来

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时间：2018-09-05 01:04:48

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拒绝自燃全固态薄膜锂电池或开辟新未来　　不知从什么时候起，手机成了大家越来越离不开的“伙伴”。一朝手机没电，顿觉抓耳挠腮不知所措，有被遗弃在密林深处，被隔

　　不知从什么时候起，手机成了大家越来越离不开的“伙伴”。一朝手机没电，顿觉抓耳挠腮不知所措，有被遗弃在密林深处，被隔离在世界之外的感觉。手机的能量哪里来？主要是锂离子电池，老百姓俗称“锂电池”。

　　目前用到锂电池的地方很多，除了不离身的手机，常用的iPad、相机、笔记本电脑等都需要它提供能量，再往大物件说，时尚环保的电动汽车、航空发动机的启动等都需要在它的帮助才能“动”起来。锂离子电池在我们的生活中充当着重要角色，如果有一天，锂电池选择集体“罢工”，或许我们会生出各种不自在，像犯了烟瘾一样的难耐。

　　虽然集体“罢工”的可能性不大，但若使用不当，其内部的有机电解液偶尔“闹脾气”引起安全事故倒是有的。如曾经出现的锂电池在飞机货仓起火的事故就是气压变化导致电解液泄漏所致。飞机在万米高空飞行时，货仓中只有0.1个大气压（地上是1个大气压），这使得锂电池内外压差过大，出现电池破壳、电解液泄漏，甚至发生自燃。这也是为什么乘坐飞机时锂电池需要随身携带的原因（客舱会采取增压处理）。最典型的锂电池故障案例是被冠以“最安全”的波音787客机在2013年1月因作为主电池和辅助动力电池的锂电池电解液漏液等原因起火而停飞3个月，使公司信誉受损。那如何消除锂电池这些安全隐患，才能让人们用得放心、舒心呢？全固态薄膜锂电池或许是解决现有问题的不错选择。全固态锂离子电池按电解质种类分为聚合物型、硫化物型、薄膜型。这里主要介绍薄膜型全固态锂电池。

　　全固态薄膜锂电池与现有锂电池的工作原理相同，最主要的区别是电池中没有有机电解液，取而代之的是固体的像纸一样的薄膜电解质，彻底解决了电解液泄漏的安全隐患。薄膜锂电池主要由固态的基片和基片表面的固态功能薄膜层构成，功能薄膜层包括电流收集极、正极、电解质、负极和封装保护膜，厚度仅10μm。充电时，正极析出的Li+经过电解质传导到负极，在负极Li+与通过外电路达到的电子复合，形成沉积在负极表面的Li原子。放电时过程相反，Li+做反方向运动经电解质嵌入正极晶格。因在充放电过程中Li+在正负极两端“摇摆”，锂电池也常被称为“摇摆椅电池”，我更愿意把Li+想象成如特立独行的小魔女骑着魔法扫帚在正负极穿梭。

　　全固态锂电池除安全性较传统锂电池优越外，还兼具其他优点。比如

　　（1）能量密度（单位体积储存的能量）高，倍率性能好（可以简单地理解为大电流充放电，大电流充电的好处是充电速度快，如我们现在常用锂电池的充电电流为2.1A，其充电速度比原来1.0A的锂电池快很多），自放电率（能量偷偷跑掉的缺点）更低，充放电循环寿命更长，最长可达45000次（以一年365天每天充10次电计算，可以使用12年以上，设备坏了电池还好好的），并保存95%的初始容量，而普通锂电池一般在1000次循环后容量就会降到初始时的80%。

　　（2）可以在更为苛刻的环境下使用，如耐高低温能力更强，在低温-40℃、高温150℃下性能良好，从而可用于半导体工业中的高温探测器、石油勘探和空间探测。

　　（3）薄膜电极电势均一，电极局域过充、过放电的风险小。