一、容量丟掉

在循環(huán)進(jìn)程中，因正負(fù)極的體積脹大或縮短，SEI膜將發(fā)作裂異并繼續(xù)增生，SEI膜的增生進(jìn)程會消耗活性鋰，導(dǎo)致電池全體容量下降及內(nèi)阻前進(jìn)；此外，在充電時(shí)，正極處于高氧化情況，簡略發(fā)作康復(fù)相變，骨架中的過渡金屬如鈷離子分出至電解液，并松散到負(fù)極，催化SEI膜進(jìn)一步生長，導(dǎo)致活性鋰被消耗的現(xiàn)象發(fā)作，一起因正極結(jié)構(gòu)被損壞，構(gòu)成可逆容量丟掉；負(fù)極方面，充電時(shí)負(fù)極的電位變低，Li+從正極松散并嵌入至負(fù)極，當(dāng)溫度過低或充電電流過大，構(gòu)成金屬鋰的嵌入速度下降，直接分出于負(fù)極表面，極化效應(yīng)更劇，除構(gòu)成活性鋰的丟掉、內(nèi)阻添加外，更會構(gòu)成喪命的「鋰枝晶」，持久下來將構(gòu)成內(nèi)短。

理論上全固態(tài)電池用途時(shí)離子自身不移動，故不行逆反響將減少，若選用與鋰電化學(xué)安穩(wěn)的固態(tài)電解質(zhì)，SEI及電解液劣化等問題亦能減緩，能有用下降鋰離子在充放電進(jìn)程中消耗而構(gòu)成容量衰退的起伏，更能減少或克制鋰枝晶的發(fā)作，例如氧化物電解質(zhì)中石榴石結(jié)構(gòu)的鋰鑭鋯氧(LLZO)便有絕佳的化學(xué)安穩(wěn)度，而固體聚合物電解質(zhì)仍是以鋰鹽及高分子基質(zhì)組成，因此化學(xué)安穩(wěn)性比起液態(tài)聚合物電解質(zhì)距離不大。

有關(guān)容量衰退的問題，前進(jìn)能量密度是另一下降使用者不方便性的解法方，若當(dāng)電池全體容量能大幅躍升，即使丟掉部分容量，相對較大的剩下容量仍可支撐設(shè)備的運(yùn)作，而固體電解質(zhì)的高安全性及安穩(wěn)功用容許鋰離子電池選用高活性、高能量密度的負(fù)極材料，鋰金屬的理論容量密度可以抵達(dá)3,830mAh/g、硅負(fù)極材料可達(dá)4200mAh/g，較鋰碳層化合物高出十倍左右，讓動力鋰電池能量密度國標(biāo)：2020年300Wh/kg、乃至2025年的400Wh/kg的達(dá)到提前現(xiàn)出曙光，現(xiàn)在固態(tài)電池業(yè)界進(jìn)行鋰金屬或全硅負(fù)極先導(dǎo)研討的首要有法國Bolloré、韓國SDI及臺灣輝能，商場預(yù)估在2022年顧客能使用到此類高能量電池。

二、體積脹大

體積添加首要導(dǎo)因于在充電中的正極屬高氧化態(tài)，晶格內(nèi)的游離氧簡略分出后與電解液發(fā)作氧化反響，發(fā)作二氧化碳及氧，在一次次的充放電循環(huán)中逐漸構(gòu)成鼓脹，而在電壓高于4.35V(三元系)以上或高溫環(huán)境下加快電解液的分化，構(gòu)成電芯不斷脹大，輕則影響設(shè)備內(nèi)的組件配備，重則導(dǎo)致電芯結(jié)構(gòu)受損而起火爆炸。

固體電解質(zhì)則因前述的化學(xué)安穩(wěn)性而不易與正極發(fā)作氧化用途，能減緩電解質(zhì)分化、氣化的速率，大幅下降體積脹大的程度，除此之外，固體電解質(zhì)可以接受跨越5V以上的電壓而不分化，使得內(nèi)部串聯(lián)技能不再是遙不行及，事實(shí)上，單電芯電壓的前進(jìn)便能省去部分BMS及分流器，大幅前進(jìn)模塊能量密度與本錢，早已招引日產(chǎn)轎車等公司投入研制跨越十年，卻遲遲無法戰(zhàn)勝電解液在高壓下分化的問題。

而固態(tài)電池陣營已完成了此技能，今年初輝能科技在美國CES上宣告BiPolar+電池包技能，直接于封裝材內(nèi)倉庫極層，單一電芯已可抵達(dá)85.2伏、20度電以上，只要四顆電芯就能驅(qū)動整車，因此省去很多聯(lián)接線材，將電池包體積縮小了五成。

三、熱失控

熱失控是鋰離子電池?fù)p害程度最高且難以預(yù)測的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)電芯遭到外力損壞引起短路或內(nèi)部發(fā)作短路、過充情況時(shí)，電芯內(nèi)部的溫度便隨之上升，一旦升至130度，SEI膜便初步崩解，并構(gòu)成有機(jī)電解液直接與高活性正負(fù)極觸摸，因此很多發(fā)作分化放熱反響，導(dǎo)致溫度與內(nèi)壓提速上升、很多氣體發(fā)作構(gòu)成電池快速脹大，抵達(dá)臨界溫度后正極崩解，釋放出更多熱能及氧氣，諸多要素迭加后構(gòu)成升溫、分化、放熱的連鎖反響加重，終至起火爆炸。

若將原本在150度左右便初步發(fā)作很多易燃?xì)怏w與熱能的聚合物電解液與阻隔膜更換成在高溫下氣化較慢且不易燃的『固體電解質(zhì)』，便能阻斷熱失控的連鎖反響，防止起火爆炸事端的發(fā)作，好像從釜底抽薪，不過，不同電解質(zhì)體系的熱安穩(wěn)性有著不小距離，例如氧化物陶瓷電解質(zhì)的燃點(diǎn)在千度以上，能徹底阻斷熱失控反響；而固態(tài)聚合物電解質(zhì)大約在280度就會初步崩解，熱安穩(wěn)性最差，現(xiàn)在沒有見到固體聚合物電池在三百度以上仍堅(jiān)持安穩(wěn)的檢驗(yàn)紀(jì)錄。

從上述鋰離子電池失控進(jìn)程中可看出，大部分的副反響來自于有機(jī)電解液在化學(xué)及高溫下的不安穩(wěn)性，即使不時(shí)能見到極層的絕熱維護(hù)涂層、阻燃添加劑的研制，仍是治標(biāo)不治本，這也是近年來商場焦點(diǎn)逐漸由三元系電池轉(zhuǎn)移至固態(tài)電池研制的原因，使用固態(tài)電解質(zhì)的安穩(wěn)性發(fā)明高安全性、電池壽數(shù)更長、續(xù)航旅程更加志向的新動力車，打破數(shù)十年來鋰離子電池所面對的開展屏障，前進(jìn)電動汽車對燃油車的代替性。