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固态电池三大技术路线与开关电源基本工作原理图的物品应用分析

我认为聚合物全固态电池的主要优点在于易于加工,可以制造出较大容量的电芯,其机械性能相对软韧,与目前使用的电解液在性能上有许多相似之处,且工艺与现有的锂电池相近,因此它是最容易利用现有设备进行改造并实现大规模生产的固态电池。这些特点使得聚合物全固态电池成为研究和开发中的热门选择。

然而,聚合物全固态电池也存在一些不足之处。首先,它们具有最低的离子导率,这意味着它们必须加热到60度以上才能提升导率至10-3 S/CM左右。这需要维持高温状态,从而限制了其应用范围。此外,由于聚合物是一种有机材料,其电子化学性能不如无机材料,因此能量密度受到限制。而且,它们与磷酸铁锂兼容性良好,但与三元材料兼容性不佳,这进一步限制了能量密度的提升空间。

氧化物全固态电池则因其耐高压和高导率而备受关注。氧化物离子的导率可以达到10-5-3 S/CM级别,比聚合物要高。不过,与液体电解液相比,它们仍有一定差距,而常见的代表包括LAGP、LATP等氧化物。

尽管氧化物全固态电池具备优势,但它也有明显缺陷。一方面,氧化体质硬,不易形成柔软的大容量单元;另一方面,与正极活性材料之间的接触效果不佳,使得从面向接触转变为点向接触导致界面损耗过大。这些问题阻碍了大规模生产和应用,并迫使其只能与其他类型(如液体或聚合)混合以降低電解質含量,形成现在广泛使用的一种混合型溶剂充填式(Solid-Electrolyte Interphase, SEI)技术。

硫化物全固态電池則擁有一些獨特優點,如極好的接觸能力,這導致整體離子導率非常理想,並且粒子柔軟,可輕鬆形成表面的接觸,是所有類型固態電池中唯一能夠超越流體電解液離子導率水平的地方,也是未來可能實現技術路線之一。但是,這種技術同樣面臨著挑戰,其中包括產品成本過高以及空氣穩定性的問題。在空氣中,硫化成分會與空氣、有機溶劑、正負極活性材料產生強烈反應,這對於生產、運輸和加工等各個環節造成困難,並嚴重制約了這種技術廣泛應用的可能性。

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