导语:聚合物全固态电池的主要优点在于容易加工,可以制备较大容量的电芯,机械性能较软,与目前使用的电解液有类似之处。工艺与现在的锂电池比较接近,是最容易利用现有设备通过改造实现量产的固态电池。
聚合物全固态电池按技术路线分为三大类:聚合物全固态、氧化物全固态和硫化物全固状态。聚合物全固状态最早在1973年开始研究,而氧化物更早一些,在1953年就有了研究。硫化物则是在1981年才开始研究。
聚合品全固体電池之優點包括易於加工、能夠製備較大的儲存容量以及其機械性能較為柔軟。在與現今所用的電解液相比,其性能非常相似,並且其工藝也與現在使用中的鉛酸蓄電池十分類似,這使得它成為實現大量生產的一個理想選擇。
然而,這種技術也有其缺陷,其中之一就是離子導度率是最高的是,但它需要保持高溫狀態才能達到最佳效能。此外,由於這種材料是有機性的,它們對於電化学性質不如無機材料來得好,因此它們對能量密度有一定的限制。此外,它們並不像磷酸鐵鋰一樣具有良好的兼容性,也因此無法提升能量密度。
氧化型態の充填體則具有耐高壓能力以及較高的導電率,但與鉛酸蓄電池相比,其成本仍然偏低。LAGP、LATP等都是這類型別中常見的代表性材料。
氧化型態充填體同樣存在著一些缺陷,比如說它們通常具有一定的硬度,如果用以製作儲存體片,那麼很容易破裂。此外,由於正極活性材料間面接觸效果不佳,這可能導致從表面接觸轉變為點接觸,進而增加了界面損耗問題。而這些問題都阻礙了我們開發出大容量儲存體片,使得我們只能將此技術應用於混合式充填體中,以降低含水比例。
硫基型態充填體則因為它們具有良好的聯繫特性,因此整個系統中的離子導率非常高,而且粒子的柔韌程度也適中,因此可以輕鬆形成平面的聯繫,這是一切充填系統中唯一超過液態消耗劑離子導率水平的一種材料,也是未來所有充填系統技術路線中的前沿選項之一。但同時,由於硫基成分高度活躍,它們對空氣穩定性的要求很高,而且由於他們強烈地反應空氣、溶劑和正負極活性材料,所以界面穩定性的挑戰仍然存在,即便如此,這也是目前已知可行技術路線之一。