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电源的智慧固态电池三大技术路线对比分析优势与劣势并重

导语:聚合物全固态电池的主要优势在于其易于加工,能够生产大容量电芯,并且其机械性能较为柔软,与目前使用的电解液在性能上有所接近。这种技术路线与现有的锂电池工艺相似,是最适合利用现有设备进行改造和规模化生产的固态电池类型。

聚合物全固态电池自1973年起便开始研究,其它两种类型——氧化物全固态电池和硫化物全固状态电池则分别在1953年和1981年被探索。

聚合物全固状态电池的优点包括良好的加工性、可制造高容量的单体,以及对当前用途中含有的溶液型电子传输系统具有类似的特性。然而,这种类型也存在缺陷,比如离子导率低,需要达到60摄氏度以上才能提升到10^-3 S/CM左右,因此必须保持高温环境。此外,由于材料是有机质,其化学能量密度有限,不如无机材料强劲,对磷酸铁锂兼容性较好,但与三元材料不太兼容,从而限制了能量密度进一步提升。

氧化物全固状态电子传输系统具有耐受极端高压力以及更高导率特点,其中典型代表包括LAGP和LATP等。尽管如此,它们机械硬度较高,在制备大容量单体时可能会导致破裂。此外,界面与正极活性材质之间难以形成良好接触,从而导致过大的损耗。这使得开发大容量产品变得困难,而现在只能通过将它们与电子流动介质或聚合物混合,以减少溶液含量来实现混合形态。

硫化物全固状态电子传输系统拥有出色的接触性能,使得整体离子导率非常优异,同时粒子柔软,可形成良好的界面联系,这使之成为所有材料中唯一能够超过液体介质水平的一员,也是未来可能采用的技术路径之一。不过,由于成本昂贵并且空气稳定性的问题,使得硫化品在地球上广泛应用受到限制。

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