全固态电池能给IoT设备带来哪些改变？

来源:电子发烧友网发布时间:2023-07-211487浏览

电子发烧友网报道（文/李宁远）随着半导体技术的升级，各类移动电子设备已经在我们的日常生活中成为了不可或缺的工具。其中电池技术的进步，无疑是这些移动电子设备得以普及的重要因素之一。

现在使用最普遍的莫过于锂离子电池和锂离子聚合物电池，在锂电池的帮助下，移动电子设备能够可在小尺寸的电池里储存尽可能多的电量，并通过高输出充放电。在移动电子设备更新换代极快的现在，锂离子电池对于移动电子设备来说也不是没有任何瑕疵的。

IoT设备的电池挑战

可穿戴设备、移动电子设备这些泛IoT设备中的电池发展正在向更小的尺寸和更大容量发展。锂离子电池在这一方面做得已经不错了，但是因为电解质材料（可燃性有机溶剂）的原因，其弊端大家也都或多或少感受过。
首先是在低温时，这些设备的耗电极快，需要频繁充电，这一点想必大家都深有体会。这是因为液体电解质在低温环境下离子移动会变得迟钝，电池性能会下降，电压也会下降。相对的，高温环境同样不适合锂离子电池，电池发热也是常被诟病的问题。
甚至极端一点的情况，因为电解质材料里有可燃性有机溶剂，一旦电池受到来自外界的剧烈冲击或者电池内部发生短路，发热最严重时甚至可能会起火。
这些弊端是材料本身的特性，为了解决这些使用隐患，业内开始尝试使用不燃固态材料代替原本的可燃性有机溶剂，这种电池被称为全固态电池。

全固态电池优势

全固态电池的部件均为固态，正极和负极之间电解质为固体，离子直接在固态电解质材料内部移动，不再需要隔膜隔离开正负极。固态电解质的难度在于材料，很长一段时间，业内都没有找到能让足够的电向电极流动的固体材料。随着固态电解质材料的突破，全固态电池的开发开始走上快车道。
通过将电解质从液体变为固体，首先解决了低温与高温耐受问题，固态电解质中离子受低温影响的程度会减弱很多，不会影响到电池性能。高温发热这一点同样有着显著的优化，而且因为不再含有可燃材料，安全系数大大提升。
耐高温带来的另一个好处是，固态电池在充电时不会因充电功率的提升而出现明显的过热，相关的快充技术能够更好地应用在固态电池上而不用担心安全风险。
锂离子电池依靠化学反应来提供电能，随着反应次数增多，不可避免地会发生老化。全固态电池同样会发生老化，但因为离子转移过程并不和化学反应挂钩，其老化速度远低于液态电解质。使用全固态电池的移动设备在寿命上会更具优势。
现在为了更高的电池输出，固态电解质材料一直在取得突破。比如汽车固态电池中的硫化物电解质，不过这种材料会产生有毒气体，降低了安全性。IoT设备安全性向来很受重视，为了在不降低安全性的前提下提高电池容量，氧化物陶瓷材料的固态电池提供了一个不错的思路。
这种氧化物陶瓷材料，使用类似MLCC多层一体化的制作工艺，但工艺里的细节却完全不同。在电极之间添加陶瓷材料导电体的构造，听起来容易，但制造起来却异常麻烦，所以目前市面上只有少数厂商才能实现。