全固態薄膜鋰電池研究進展和產業化展望

陳 牧， 顏 悅， 劉偉明， 周 辰， 郭志強，張曉鋒， 望詠林， 厲 蕾， 張官理

(北京航空材料研究院，北京100095)

大規模儲能技術可提高現有電力系統利用率，促進太陽能和風能等新型可再生能源應用于智能電網、通訊基站;同時移動儲能技術已在民用便攜式電子設備、純電動汽車上得到應用，并在國防軍事領域有著廣闊的應用前景，特別是在航空領域，移動儲能作為應急電源向飛機等重要設備供電，也是航空發動機的啟動電源。目前，大規模儲能和移動儲能技術中最具工業化推廣前景的技術是二次化學儲能，即蓄電池。蓄電池家族中的鋰離子電池經過20 多年的發展，相對于鉛酸、鎳鎘、鎳氫等蓄電池已占據高端市場的主要份額［1］。鋰離子電池要走向大型化、高能化，其使用壽命內的安全必須有保證。通常發生的安全事故主要是電池的電解液和電極部分在過充放、熱沖擊、短路等非正常環境中反應引起的電池膨脹、殼體泄露、燃燒甚至爆炸，直接威脅人身健康和關鍵設備安全。同時，有機電解液也是鋰電池退化機制和循環性能衰減的主要來源之一。近年來，鋰電池安全事故頻發，典型案例有:被冠以“最安全”飛機的波音787 夢幻客機采用鋰電池作為主電池和輔助動力電池，在2013年1月因電池電解液漏液等原因起火而停飛3個月，導致大量訂單取消，公司信譽蒙上陰影［2］。雖然微電子技術在設計和使用鋰電池保護電路上日臻成熟，但現實頻發的事故暫緩了鋰電池在航空器上的應用。……