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什么是半固态电池

半固态电池是指其中一个电极不包含液体电解质而另一个电极包含液体电解质的电池。或者单体中固体电解质的质量或体积占单体中电解质的总质量或体积的一半。

与现有的锂离子电池相比，半固态电池更小、更稳定、更安全，可以实现更高的能量密度，并且比锂离子电池便宜得多。目前，基于固态电池在规模、商业化和成本方面仍存在许多问题，许多电池公司选择首先加快半固态电池的研发。

半固态电池的原理

电极是一种与液体电解质混合的细锂化合物颗粒的浆料，电池使用两种浆料流，一种带正电，另一种带负电。两束浆料通过铝和铜集电器，集电器之间有一层透水膜。

 

 

当两束浆料通过膜时，锂离子交换，导致电流在外部流动。为了给电池充电，只需要施加一个电压，使离子在膜上后退。

半固态电池的主要优势

1.高能量密度

液体锂离子电池的能量密度上限通常被认为约为300Wh/kg-400Wh/kg。固态电池的理论能量密度高达700Wh/kg，几乎是最先进锂电池的两倍。

2.不怕低温

固态电解质用于半固态电池，固态电解质不会因低温而影响电池性能。这有效解决了冬季纯电动汽车电池寿命折扣的问题。

3.更高的安全性

半固态电池或固态电池没有液体物质，或液体物质大大减少。因此，当发生损坏或穿孔时，将有效避免自燃或爆炸。

4.使用寿命更长

根据现有数据，目前半固态电池在室温下循环2000次，容量保持率超过85%。在相同条件下，普通液体电池循环1200次，容量保持率仅为80%左右。

 

 

半固态电池的应用

1.无人机

在无人机领域，可以说是使用无人机锂电池最多的领域。由于电池寿命的限制，无人机电池能量密度的突破一直是工业无人机、竞技无人机和娱乐无人机的追求。

有限公司是业内享有较高声誉的格利雅德电池品牌的所有者，在这方面取得了相当大的成就。能量密度已增至275Wh/kg～290Wh/kg，比行业水平高出25%以上。

2.新能源汽车

众所周知，新能源汽车之所以没有迅速得到大众的广泛认可，是因为在能量密度和电池寿命方面无法进一步提高。现在，中国十大储能电池公司之一比亚迪的刀片电池都是新开发的高能量密度电池。但对于半固态电池来说，如果在新能源汽车上得到很好的应用，突破一定的极限将不是问题。

3.智能穿戴设备

如今，智能穿戴设备可以说是各大厂商争相进入的红海市场。类似于手镯的电池可能具有特别长的电池寿命。

半固态电池与钛酸锂电池的对比试验

对于半固态电池和钛酸锂电池的安全性能，一些研究人员对其进行了安全测试。根据相关标准，研究人员对两个电池进行了针刺测试、极端过充电测试、短路测试和极端加热测试，并根据测试结果评估了两个电池在轨道交通中的应用。

 

 

从测试中可以看出，磷酸铁锂半固态电池和钛酸锂电池都具有较高的安全性。钛酸锂电池具有较高的过充电能力，能够长期承受过充电；磷酸铁锂半固态电池虽然过充能力差，但过充后没有起火现象，安全性好。研究人员认为，钛酸锂电池具有高倍率充放电性能，可以作为轨道交通领域的首选动力电池。

虽然磷酸铁锂半固态电池的功率性能和寿命不如钛酸锂电池，但在某些特定场景下（如轨道交通辅助系统、备用电源和功率性能要求较低的分流动力电池）也具有良好的应用前景。