固態、液態、半固態……一文了解鋰電池-新華網
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2025 10/23 15:48:15
來源:新華網

固態、液態、半固態……一文了解鋰電池

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  你是否曾好奇,一塊塊看似普通的電池,是如何能驅動重達數噸的電動汽車飛馳的?從智能手機到電動汽車,再到儲能電站,背後都離不開鋰電池作為“能源心臟”。

  實際上,無論是近期備受關注的固態電池,還是半固態電池和液態電池,都屬於鋰電池的一種。今天就來和大家詳細聊聊~

  從傳統的液態鋰電池聊起

  液態電池為最傳統的鋰電池形態,內部結構主要包含4個部分:正極材料、負極材料、電解液和隔膜。

  正極材料:相當於電池的“能量輸出端”,放電時釋放鋰離子。正極材料種類眾多,均為含鋰化合物,如鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等。

  負極材料:相當於電池的“能量儲存端”,充電時吸附鋰離子,放電時再送回正極。目前負極材料多數為石墨,也有部分電池使用硅基負極、鋰金屬負極等。

  電解液:是傳輸鋰離子的“載體”,讓鋰離子在正負極之間順暢移動,多為“鋰鹽+有機溶劑”的混合液體。

  隔膜:負責隔開正負極,防止直接接觸短路,同時讓鋰離子通過,是一層多孔的塑料膜(多為聚乙烯、聚丙烯)。

  固態電池:用固態電解質代替電解液和隔膜

  固態電池的工作原理與液態電池類似,主要區別在於它的電解質是固態的,而非液態的,並且固態電解質兼具隔離功能,可無需隔膜。

  而半固態電池是液態電池向固態電池發展的過渡方案,一般指電解質中液體含量在5-10%的電池。

  如下面的表格所示,與液態電池相比,固態電池用固態的電解質替代了易燃的液態電解質,避免了擠壓/高溫時洩露起火的可能,安全性較優,且能兼容存電更多的鋰金屬負極,能量密度更高,能夠提供較好的續航,循環壽命也較高。

  而液態電池的優勢則主要在於成本較低、技術成熟度較高,目前全固態電池仍在量産前夜,僅有部分半固態電池進入了量産裝車階段。

  

  液態電池、半固態電池、全固態電池對比

  

  資料來源:車乾新能源

  注:能量密度指​​單位體積或單位質量​​的物體中所儲存的能量的大小;界面阻抗指電極與電解質界面處離子遷移所遇到的阻力。

  走進鋰電池的産業鏈

  無論是液態電池、固態電池,還是半固態電池,産業鏈結構都大致類似,僅在具體的原材料、生産工藝、下游細分需求等方面存在區別。

  下面的圖以固態電池為例,展示了鋰電池的産業鏈情況。

  圖:固態電池産業鏈

  簡單來説,鋰電池産業鏈就是從​​關鍵材料和專用設備​​(上游),經過​​電池設計製造​​(中游),最終應用到​​消費電子、動力、儲能等各種領域​​(下游)的過程——

  上游主要包括原料礦産與金屬材料供應商,以及生産設備供應商,為中游生産提供基礎;

  中游主要包括電芯製造和電池組裝(PACK)企業,負責將上游材料製成電芯並集成為電池模組和電池包;

  下游主要涵蓋消費電子領域(手機、筆記本電腦等)、動力領域(新能源車等)、儲能系統(電網級儲能、工商業儲能等),相關企業適配不同場景需求應用鋰電池。

  從液態電池的發展成熟,到半固態電池的産業化落地,再到全固態電池的持續探索,不同形態的鋰電池既為消費電子、動力與儲能等領域提供了關鍵能源支撐,也推動了能源存儲技術不斷向前發展。

 

【糾錯】 【責任編輯:黃海榮 王蓓蓓】