中國儲能網(wǎng)訊：固態(tài)電池（SSB）使用不可燃固體電解質(zhì)（SE）替代了傳統(tǒng)鋰離子電池（LIB）中易揮發(fā)性、易燃液體電解質(zhì)（LE），普遍認(rèn)為可以有效的提高電池的安全性。在全固態(tài)電池中，通過使用鋰金屬負(fù)極來取代常規(guī)的石墨負(fù)極，進(jìn)一步提高電池的能量密度。相比于固態(tài)電池，在傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池中使用鋰金屬很難有效地提升電池的安全性能和循環(huán)性能，一方面在液態(tài)鋰離子電池中金屬鋰沉積很容易形成苔蘚或樹枝狀微結(jié)構(gòu)，帶來大量的副反應(yīng)消耗電解液，另一方面這些枝晶很容易刺穿隔膜引起電池內(nèi)部短路。
理論上在固態(tài)電池中如果使用聚合物電解質(zhì)因具有較高的剪切模量可以有效阻止鋰枝晶的生長避免電池短路。相反如果使用陶瓷類固態(tài)電解質(zhì)，則無法阻止鋰枝晶的生長，多項研究表明在陶瓷電解質(zhì)固態(tài)電池中晶界為鋰枝晶提供了生長路徑，并最終引起電池短路?？朔@一問題是當(dāng)前固態(tài)電池研究的一個重要方向。除枝晶引發(fā)短路外，陶瓷基電解質(zhì)固態(tài)電池還受到固態(tài)電解質(zhì)和活性物質(zhì)之間高界面阻抗影響，為解決界面問題工程上可以通過添加少量的液態(tài)電解質(zhì)來解決，盡管電解質(zhì)的引入有效降低了電解質(zhì)和活性物質(zhì)之間的界面阻抗，但關(guān)于液態(tài)電解質(zhì)引入對電池安全性的影響卻很少有系統(tǒng)性定量的研究，而僅僅是定性的認(rèn)為少量液態(tài)電解質(zhì)的加入能夠提升電池的安全性。
最近國外研究人員通過設(shè)計實驗，系統(tǒng)的研究了少量液態(tài)電解質(zhì)對固態(tài)電池安全性的影響，主要通過對比使用LLZO固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池（含有少量液態(tài)電解質(zhì)）和全固態(tài)電池在不同極端情形下引發(fā)熱失控釋放的熱量，來定量的分析了少量液態(tài)電解質(zhì)對電池安全性能的影響。
情形一，外部加熱引發(fā)熱失控。當(dāng)通過外部熱源引發(fā)熱失控時，添加少量液態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池比全固態(tài)電池釋放出更多的熱量，但比常規(guī)液態(tài)鋰離子電池產(chǎn)生的熱量少。顯然，外部加熱下，在全固態(tài)電池中LLZO能夠更有效的隔離電池中的正負(fù)極；對于添加了少量的液態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池，外部加熱時正極材料生成的O2很容易與少量的液態(tài)電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)釋放熱量。情形二，內(nèi)部短路引發(fā)熱失控。當(dāng)電池內(nèi)部短路引發(fā)熱失控時，三種類型的電池，常規(guī)液態(tài)鋰離子電池、添加少量電解質(zhì)的固態(tài)電池和全固態(tài)電池釋放熱量相同，表明當(dāng)電池內(nèi)部因枝晶引起內(nèi)短路并引發(fā)熱失控時固態(tài)電池并沒有優(yōu)勢。情形三，機械濫用引發(fā)熱失控。在全固態(tài)電池中，極端機械濫用（如針刺）條件下，全固態(tài)電池中的固態(tài)電解質(zhì)并不能很好的阻隔氧氣與負(fù)極的接觸，負(fù)極與氧反應(yīng)放出大量的熱。
結(jié)論：研究人員分析了固態(tài)電池、全固態(tài)電池和液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池在極端情形下安全問題，盡管文章并未考慮在高溫下固態(tài)電解質(zhì)與負(fù)極（如金屬鋰）的反應(yīng)，但也較為充分的說明與常規(guī)鋰離子電池相比，高能量密度全固態(tài)電池和添加少量液態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池可能沒有安全優(yōu)勢。
