导语:聚合物全固态电池的主要优势在于其易于加工,能够制造较大容量的电芯,其机械性能柔软,与当前使用的电解液具有相似的特性,并且工艺与现有的锂电池相似,是最有可能利用现有设备通过改造实现规模生产的固态电池。至于技术路线,固态电池主要分为三大类:聚合物全固态、氧化物全固态和硫化物全固态。
聚合物全固状态电池自1973年起便开始研究,而氧化型早在1953年就已被探索;硫化型则是1981年才进入了研发阶段。
聚合物全固状态电池之所以受到青睐,是因为它易于操作,可以制备出较大的能量储存单元,同时机械性能柔软,对比目前广泛应用的液体溶剂而言,它们拥有相似的功能,这使得它们在生产过程中与现在常用的锂离子充放電技術保持接近。因此,它们是最具潜力的选择以現有設備进行轉換生產這種技術。
然而,聚合物全固状态電池也存在一些劣势,比如離子的導電率較低,這意味著要達到最佳狀態需要將其加熱到60度以上,即使如此離子的導電率仍然落後於傳統液體溶劑。在能量密度方面,由於它們是由有機材料構成,因此不如無機材料來得優秀,並且與磷酸鐵鋰兼容良好,但卻對三元系統不太友善,這限制了它們提升能量密度的手段。
氧化型全固状態電池則擁有一些獨特優點,如耐高壓、高導電率等。但是在實際應用中,它們也面臨著一些挑戰,比如硬質表面容易破裂,以及與正極活性材質間界面的問題,使得製造大容量單位变得困难。目前,大多數情況下,它們只能與其他材料混合,以形成類似現在所使用的一種半結構混合儲存形式,以降低液體含量並提高安全性。
最后,硫化型 全 固狀 電 池 的 優 勢 在 於 其 接 触 性 好,所以整個離子的導通能力非常強,而且粒子柔軟,允許形成更佳表面接觸,這使其成為所有 全 固狀 電 池 材料 中 唯 一 能 超過 液態 電 解 液 离 子 導 通 率 水平 的 材料,也是未来可能採用的技術路線之一。但同樣地,他們也有自己的缺陷,比如成本昂貴、空氣穩定性差。此外,由於他們具有高度化学活性,他们會對空氣、有機溶劑以及正負極活性材質進行強烈反應,因此處理、運輸和加工都會遇到挑戰,這限制了他們廣泛應用的可能性。