数码

电源网中固态电池三大技术路线的对偶分析强势与弱点并重

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,并且具有较好的机械性能和与传统电解液相似的性能。由于工艺接近现有锂电池,这使得它成为最容易通过改造现有设备实现大规模生产的固态电池类型。

文章中提到,固态电池可以根据技术路线分为三类:聚合物全固态、氧化物全固态和硫化物全固状态。其中,聚合物全固状最早于1973年开始研究,而氧化物则更早先,有着自1953年的研究历史;硫化物的开发始于1981年。

聚合型全固状电池之优点包括其易加工性、高容量制备能力以及良好的机械特性,它们与当前使用的液体溶质拥有相似性。此外,由于工艺与目前使用的锂离子还不相同,使得它们是首选选择以利用现有的设备进行改造并实现大量生产。

然而,该技术也有不足之处。在高温环境下(60摄氏度以上),才能提升离子的移动速度至10^-3 S/CM级别,因此需要维持高温条件。此外,由於这些材料為有機質,其電化學性能並不如無機材料表現好,這限制了能量密度提高。而與磷酸铁锂兼容性較佳,但與三元系統則存在問題,此舉阻碍了能量密度进一步增加。

氧化型全 固状态 电池 的优点之一是对高压力的耐受力,以及比聚合型更高的导通率,可以达到10^-5-10^-3 S/CM等级。但是,与液体溶剂相比,它们在导通率上仍然落后。LAGP、LATP等氧化质材通常被认为是典型代表品种。

此外,该技术也存在缺陷,如因坚硬而可能导致破裂,以及与正极活性材料之间形成点接触而非面接触,从而导致界面损耗过多。这就意味着制造大容量单元变得困难,并且目前只能通过将它们与液体或塑料结合起来来降低溶剂含量,以创造所谓“混合”形式——一种减少可用空间但提高安全性的解决方案。

硫基类型 全 固状态 电池 的优点是在物理联系方面表现出色,因而其整体中的离子转移速率非常快,同时粒子柔软且易于形成面向面的物理连接,这使得该材料成为所有已知原料中仅次于流动性的最佳选择,对未来发展充满潜力,因为它已经超越了流动性的水平,也就是说,在所有已知原料中,只要考虑到稳定性和成本,硫基类型应该是最理想的一种方式来推进这个领域。

然而,该技术同样存在挑战,即产品成本极高,同时空气稳定性差。硫基化学活泼强烈,与空气、有机溶剂及正负极活性材料反应都很强,这些都影响到了生命周期管理过程中的稳定操作条件,如存储、运输及加工环节,对应用广泛构成了障碍。

你可能也会喜欢...