固态电池是无钴电池？固态电池与钴的关系解析

2021-01-14 09:33

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！