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电源有哪几种类型揭秘固态电池三大技术路线的秘密速度安全与效率的博弈

导语:聚合物全固态电池的主要优势在于其易于加工和大容量生产,机械性能柔软,与现有锂电池工艺相似,可迅速实现规模化生产。它是最具前景的技术之一,因为它能轻松利用现有设备进行改造。

固态电池分为三大类:聚合物全固态、氧化物全固状态硫化物全固状态。聚合物首次被研究是在1973年;氧化物则更早,在1953年就开始了研究,而硫化物则是在1981年才被探索。

聚合品的优点包括便捷的制造过程,可以制作较大的电芯,具有柔软的物理特性,并且与当前使用的液体电解液在性能上存在一定程度上的相似性。此外,它们与目前流行的锂离子技术共享许多相同之处,因此能够以最小限度地改变现有设备来实现批量生产。

然而,聚合材料作为一种有机材料,其化学性能并不如无机材料好。这限制了它们所能达到的能量密度。在高温下,即60摄氏度以上,才能显著提高离子传输率达到10^-3 S/CM。但这要求维持一个稳定的高温环境,同时也限制了其兼容性问题,如磷酸铁锂和三元系统之间存在不良反应,这进一步影响了能量密度提升。

氧化型全固态电池具有耐高压能力以及比聚合型更好的导电率。例如LAGP和LATP等氧化材料可以提供10^-5至10^-3S/CM级别的离子传输速度,但仍然无法完全替代液体溶剂。

尽管如此,它们也有明显缺陷。由于硬质,这些材料可能会导致破裂,而且它们与正极活性材料间接触不足,造成面接触转变成点接触,从而增加界面损耗,使得制造大容量单元变得困难。目前这些氧化类型只能通过结合其他材料(如电子或溶剂)形成混合型半固态电池,以减少溶媒含量。

最后,我们还有硫基全固态技术路线,这种方法展现出卓越表现,由于其高度可塑性的粒子能够形成良好的面对面联系,从而获得超越液体介质水平最高传输率。这使得硫基成为所有已知绝缘体中唯一能够超过液体介质标准的一员,并且是未来开发中最具潜力的选项之一。

然而,该方法也带来了成本昂贵的问题,以及空气稳定性的挑战,因为硫基非常活泼,对空气、某些溶剂及正负极活性材料都十分敏感。而这些特征限制了其广泛应用范围,不仅在生产环节,也涉及运输和处理等步骤。

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