大容量、长寿命的柔性可穿戴全固态锂硫电池

行业专用化学产品制造

成熟度正在研发

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技术项目简介

                           根据中国化学与物理电源行业协会数据显示,2017年中国锂离子电池销售收入达1589亿元,同比增长19.5%;锂离子电池产量为1009亿瓦时,同比增长15.6%。随着新能源汽车的进一步增量,锂电池市场规模将继续保持20%左右增长。 一、能量密度 按照国内《节能与新能源汽车技术路线图》,2020年、2025年、2030年的能量密度目标分别300Wh/kg、400Wh/kg、500Wh/kg;日本、美国等也都对动力电池能量密度提出了更高的要求。由于目前磷酸铁锂、三元电池等液态电池体系,中国和美国的科学家认为上限可能是350Wh/kg。 (固态电池有望突破500Wh/kg:固态电池有望成为下一代动力电池主导技术路线,全球企业加大布局固态锂电池领域。如果能量密度进一步提高,大于500Wh/kg的话,一定从现在开始就要考虑固态锂电池,以及锂空气电池、锂硫电池等新的电化学体系探索研究。) 二、安全性能 液态锂电池:负极表面容易形成枝晶,刺穿隔膜,造成正负极短路,导致电池起火。溶剂具有易挥发、低闪点的特点,导致电解液的易燃性。 (固态锂电池可从根本上解决液态的安全隐患:全固态锂电池采用固体电解质,大部分材料不可燃,不含有任何低闪点、易燃易爆的有机溶剂,解决了电解液的易燃性。同时,固体电解质薄膜致密无孔,机械强度较高,有效抑制负极锂枝晶刺穿造成短路的问题。稳定性方面也比电解液更好,能够承受住实际使用过程中出现的极端情况,比如碰撞、挤压等,极大的提升了锂电池的安全性能) 三、制备工艺 液态锂电池生产:内部含有流动的电解液, 在电芯生产环节中,需要将多个正极/隔膜/负极片并联后,注入电解液,封装,焊接集流体接头。电池 PACK 生产环节中,再将已封装好的多个电芯串联,同时由于高温下易燃易爆的电解液存 在,需要额外添加冷却系统。 (全固态锂电池生产:不存在流动的电解液,电芯生产环节中,可以多层正极/固体电解质 /负极材料致密堆积,串联叠加之后再封装焊接,节省电池内部空间 。在电池 PACK 生产环节中,将单体电芯外部并联。不需要额外添加冷却系统。) 四、可柔性化 由于液态锂电池电解液具有流动性,在电池的外部形态、内部结构设计方面,都会受到一定的限制。无法满足未来的可穿戴电子设备对柔韧性、便携性的需求。 (固态锂电池可设计为柔性电池:固体电解质减少了注液的步骤,制备工艺简化,电池设计多样化,可以卷对卷生产,同时可设计为柔性电池, 在未来可穿戴设备时代,将有较大的空间。) 关键技术 本项目开发质量体积小、续航时间长、循环寿命高、安全性好、更适合柔性穿戴应用的新型全固态锂硫电池系统。该电池系统充分结合锂硫电池的高容量特性和全固态电池的高安全特性,在性能上具有显著的优势: 产品优势和应用领域 产品优势: 该全固态电池器件在1C的充放电速度下能量密度可达400-500 Wh/kg,是传统锂离子电池的2倍以上。 循环寿命可达1000次以上,目前国内外领先。 解决固态电池充电速度问题,充放电速度与现有锂电池相当。 解决锂离子电池安全性问题,且具有良好的安全性,不漏液、耐穿刺、耐冲击、耐高温。 解决目前锂电池不可柔性,可以搭配柔性外壳,制备完全柔性化的全固态电池器件。 应用领域: 本产品适用于对能量密度要求高的便携电子设备、无人机、长续航电动车等应用场景,也可以通过更换备用电池达到快速补充电能的目的。尤为重要的是,该全固态电池器件可以充分利用柔性的电池外壳,制成完全柔性化的电池器件,在未来的可穿戴电子设备和智能衣物中发挥重要作用,预计会有很好的市场前景。 该项目入选2016年全国“大众创业万众创新”活动核心展区,引起较大的反响。e:\k8008\qiuchengcai\桌面\南京成果图片\锂电池\图片28.png    

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