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,并且其性能与当前使用的液体电解液相似,工艺与现有锂离子电池相近,因此易于通过改造现有设备实现规模化生产。然而,它们也面临着一些挑战,比如较低的离子导率和对高温的依赖,这限制了它们在实际应用中的能量密度。
聚合物全固态电池作为研究最早的一种技术路线,其发展可以追溯到1973年。而氧化物全固态电池更是早在1953年就已经开始受到关注。硫化物全固状态电池则是在1981年被探索出来。
聚合物全固态电池的优点包括便捷的加工流程、较大的能量储存容量以及良好的兼容性。不过,这些优势并没有完全克服其缺陷,其中之一就是需要在60°C以上才能实现足够高的离子导率。由于这些材料是有机质,其化学性能不如无机材料,因此限制了它们所能达到的能量密度。
氧化物全固态电池则以耐受高压力和较高离子导率而著称。但即便如此,它们仍然存在一些问题,如机械性能强硬导致片状损伤,以及与正极活性材料之间难以形成良好接触,从而增加了界面的损耗。这使得制备大容量单元变得困难,目前只能通过将氧化物与其他材料混合来降低含水量,从而实现半固体或混合型设计。
硫化物全固态技术路线因其卓越之外形特性和接触能力而备受瞩目。它拥有柔软粒子的特点,使得界面稳定性显著提升,是目前所有纯粹金属阳极中唯一能够超越液体溶剂性能水平的一种选择,也为未来的可行性的充分展现提供了前景。不过,由于成本昂贵及对环境稳定性的需求,对硫化成分进行精细控制同样是一个巨大的挑战,这限制了该技术路径的大规模商业应用潜力。此外,由于硫化成品对于空气、溶剂以及正负极反应都表现出高度活泼,所以它在生产、运输和加工过程中的稳定性也是一项长期悬案。