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固态电池是无钴电池?..

固态电池是无钴电池?固态电池与钴的关系解析
2021-01-14

进入2021年,蔚来汽车主打固态电池,而松下则有意开发无钴电池。那么,固态电池与无钴电池是什么关系?固态电池是无钴电池吗?

早期固态电池的电解质是聚合物电解质,以PEO(聚环氧乙烷)占绝大多数,PEO的电化学稳定窗口(氧化电位)是3.8V,无法与高电压正极材料(钴酸锂、三元材料等)相容,只能用磷酸铁锂做正极,所以不用钴的说法就流传下来。

不过早期的固态电池有一个缺点,那就是能量密度并不高。例如法国博洛雷的固态电池就是PEO电解质+磷酸铁锂正极,能量密度只有170wh/kg,并且工作温度高达80度,所以没有推广开,只装了3000辆车。

也就是说,早期的固态电池其实是磷酸铁锂固态电池,不用钴,称之为无钴电池并不为过。

随着电池技术的发展,目前绝大多数在研究试制中的固态电池都用含钴正极,以钴酸锂和三元材料为主:固态电池的核心是电解质,目前主要分为两类:聚合物电解质和无机物电解质。无机物又有氧化物和硫化物两种,它们的电化学窗口大致上分别为5.4V和5.7V,可以使用钴酸锂和三元材料,以提电池的高密度和性能。尽管也有其他种类的正极材料在研究,但都远远没有钴酸锂和三元材料成熟。

应用钴酸锂和三元材料作为正极,可大幅提高电池的能量密度。例如丰田,它的正极材料也是钴酸锂,能量密度为400wh/kg;

那么这里已经有结论了:以钴酸锂和三元材料作为正极的固态电池,含钴,这种固态电池不是无钴电池。

显然,目前含钴的固态电池,优于早期无钴的固态电池。有一种说法是,在可以预见的未来,固态电池是必须用钴的,而且比例要比锂离子电池的还要高!

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