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近,更容易通过改造现有设备实现规模化生产。这些特点使其成为将技术转化为商业应用的前沿者。
分为三大类别的固态电池技术路线,包括聚合物全固态、氧化物全固状态以及硫化物全固态,每一类都具有独特的历史起源。聚合物全固态电池始于1973年,而氧化物全固状态则更早期,其研究可追溯至1953年;硫化物全固状技术则在1981年开始探索。
聚合物全固态电池最显著的优点是其操作灵活性,可以制造较大容量的电芯,并且与当前使用的液体电解液在性能上存在一定相似性。此外,它们与现行锂离子科技相似,使得它们更容易被用于量产。而这种材料之所以受欢迎,是因为它能够轻松地通过现有的设备进行改造,从而迅速推进到市场。
然而,聚合式半导体也面临着挑战。首先,它们需要加热到60度以上才能提升离子传输效率,这意味着必须保持高温以确保良好的性能。此外,由于它是一种有机材料,其化学稳定性和能量密度方面存在局限性。这限制了它作为未来能源储存解决方案所需达到的标准,即能否兼容各种不同类型的地基材料,以及是否能够提高能量密度来满足不断增长需求。
氧化型半导体拥有耐高压能力并且具有较高的导通率,可达到10^-5 S/CM等级,但仍然无法完全取代流动性的液体溶剂。在这类中,一些典型代表如LAGP或LATP等氧化品质材料因其卓越表现而备受瞩目。
尽管如此,氧化型半导体也面临一些挑战。由于它们通常具有一定的硬度,如果用作制成电子芯片时可能会导致断裂问题。此外,与正极活性材质之间形成接触不够紧密造成了一系列问题,如界面损耗过多,这对于大规模生产来说是一个严峻考验,因为目前只能结合使用混合形式,即采用混合介质来降低溶媒含量,以此缓解这一难题。
硫盐型半导体则凭借接触力强劲、粒子柔韧和良好的离子传递速度,在所有类型中占据领先地位,为未来最具潜力的选项之一。不过,由于成本昂贵、对空气稳定性的要求不高以及与其他材质反应过快的问题,这使得他们难以广泛应用。在实际运用过程中的每一步——从原料准备到最终产品——都充满了挑战,限制了他们作为替代品的大范围使用可能性。