更小、更輕，半固態(tài)電池能否在智能儲能電源中煥發(fā)生機

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）隨著人們對電池性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的液態(tài)電池逐漸暴露出一些問題和局限性，例如能量密度低、充電速度慢、易燃易爆等。而半固態(tài)電池作為一種新型的儲能技術(shù)，相對于傳統(tǒng)液態(tài)電池具有更高的能量密度、更快的充電速度、更安全可靠等優(yōu)點。尤其部分企業(yè)已經(jīng)將半固態(tài)電池應(yīng)用在了智能儲能電源當(dāng)中，這或許意味著半固態(tài)電池正逐漸走向市場。

半固態(tài)電池的優(yōu)勢

半固態(tài)電池是一種新型的鋰電池，其工作原理與傳統(tǒng)的液態(tài)電池不同。在半固態(tài)電池中，電解質(zhì)是半固態(tài)的，也就是固態(tài)電解質(zhì)超過50%，但未達(dá)到100%。這意味著半固態(tài)電池延續(xù)了液態(tài)鋰離子電池的正負(fù)極和隔膜等材料，但電解液采用了固液混合物的方案。

與之相對的是固態(tài)電池，該電池使用固體電極和固體電解質(zhì)，主要分為聚合物、氧化物與硫化物三類。它具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)的特性，并且全固態(tài)電池完全使用固態(tài)電解質(zhì)替代電解液。

盡管全固態(tài)相比半固態(tài)電池性能更好，但目前還面臨著一些問題。比如固態(tài)電池的制造需要解決固態(tài)電解質(zhì)和電極之間的界面阻抗問題，保證電解質(zhì)和電極之間的良好接觸，這需要先進(jìn)的制備工藝和控制技術(shù)。

同時，固態(tài)電池的穩(wěn)定性要求非常高，因為固態(tài)電解質(zhì)不會像液態(tài)電解質(zhì)那樣流動和彌散，因此需要采取特殊的設(shè)計和控制方法來保證電池的穩(wěn)定性。此外，固態(tài)電池的能量密度和充電速度也需要進(jìn)一步提高。

因此，現(xiàn)階段半固態(tài)電池相對于全固態(tài)電池具有更明顯的優(yōu)勢。由于半固態(tài)電池仍然使用液態(tài)電解質(zhì)，其制備工藝和裝備與傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池大部分通用，因此可以沿用傳統(tǒng)的鋰離子電池工藝與裝備技術(shù)，降低了制造成本。其次，半固態(tài)電池可以提高安全性，因為半固態(tài)電池中的液態(tài)電解質(zhì)含量較少，不易發(fā)生泄漏和燃燒等問題。

因此，為了克服固態(tài)電池制造中的技術(shù)和穩(wěn)定性問題，先制造出半固態(tài)電池作為過渡，是一種更為實際和可行的方案。它既繼承了液態(tài)鋰離子電池的部分工藝，又引入了固態(tài)電池的一些特性，比如提高了安全性和能量密度。同時，由于其制造工藝與液態(tài)鋰離子電池相似，因此在商業(yè)化生產(chǎn)方面更容易實現(xiàn)。而想要實現(xiàn)全固態(tài)電池，可能還需要5年。

半固態(tài)電池在智能儲能電源中的應(yīng)用

由于性能上的優(yōu)勢，半固態(tài)電池在智能儲能電源領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。由于其高能量密度、長壽命、快速充電和安全可靠的優(yōu)點，半固態(tài)電池可以解決傳統(tǒng)液態(tài)電池存在的能量密度低、充電速度慢、易燃易爆等問題。

半固態(tài)儲能電池結(jié)合了可充電電池的高能量密度和液流電池設(shè)計靈活的優(yōu)點，是一種新型電化學(xué)儲能技術(shù)。因此，它被廣泛應(yīng)用于電動汽車、無人機、太陽能儲能、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。

比如在太陽能儲能方面，半固態(tài)電池由于其高能量密度和長循環(huán)壽命，可以有效儲存太陽能并在需要時釋放出來，提高太陽能的使用效率。對于智能電網(wǎng)，半固態(tài)電池的高安全性和功率/容量解耦特性使其成為理想的儲能設(shè)備，有助于穩(wěn)定電網(wǎng)運行并提高能源利用效率。

并且半固態(tài)電池的成本相對較低，因此在智能儲能電源的商業(yè)化應(yīng)用中也具有優(yōu)勢。通過大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用，半固態(tài)電池的成本還有望進(jìn)一步降低，從而進(jìn)一步推動其在智能儲能電源領(lǐng)域的應(yīng)用。

其次，由于半固態(tài)電池的設(shè)計允許正負(fù)極之間的距離大大縮短，甚至只有幾到十幾個微米。這一點是因為半固態(tài)電池取代了傳統(tǒng)鋰電池中隔膜和電解液的使用，而這兩者占據(jù)了鋰電池近40%的體積和25%的質(zhì)量。因此，半固態(tài)電池技術(shù)是電池小型化，薄膜化的必經(jīng)之路。

這也讓半固態(tài)電池應(yīng)用在家用儲能電池上優(yōu)勢明顯，可以極大減輕家用儲能電池的重量與體積。從目前的數(shù)據(jù)來看，通常2度電的的移動儲能電池可以重達(dá)20-30kg，但選擇使用半固態(tài)電池，可以將重量控制在20kg以內(nèi)，體積上減少三分之一，至少在搬運的時候方便許多。

小結(jié)

半固態(tài)電池作為一種新型的儲能技術(shù)，目前已經(jīng)看到部分廠商將其應(yīng)用在儲能電源當(dāng)中，并且有了明顯的效果。不過目前的問題在于半固態(tài)電池在成本上相比普通電池仍然昂貴，但隨著技術(shù)的發(fā)展以及新型材料的出現(xiàn)，這些問題都將得以解決。