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,并且其机械性能较为柔软,与目前使用的电解液在性能上有所接近。这种技术路线与现有的锂电池工艺相似,是最具潜力的候选者,能够通过改造现有设备实现大量生产。
此外,根据不同的技术路径,全固态电池可分为聚合物全固态、氧化物全固态和硫化物全固状态三种类型。聚合物全固态技术早已开始于1973年;而氧化物全固状态则更早期,在1953年就有研究记录;至于硫化物,全Solid State Battery 的研究始于1981年。
聚合物全Solid State Battery 的优点包括便捷的加工流程、大容量电芯制造能力以及与当前用于电子产品中的液体化学品类似的性质。此外,由于它与现在广泛使用的锂离子电池工艺相似,这使得它成为可以利用现有设备进行改良以实现大规模生产的一种方法。
然而,聚合式Full Solid-State Battery 也存在一些缺陷,比如离子传输速率最低。这意味着为了提高这个参数,它必须保持60度以上的温度,以达到10-3 S/CM左右。而且,由于这些材料是有机性的,其能量密度受到限制,因为它们无法像无机材料那样提供相同级别的化学性能。此外,与磷酸铁锂系统兼容性较好,但对三元体系来说表现不佳,这限制了提升能量密度的可能性。
另一方面,对氧化型Full Solid-State Battery 来说,它们具有高耐压能力,并且比聚合材料具有更高的导通率,可以达到10^-5到10^-2S/CM范围内。但是,由於这些氧化材料硬度过高,使得制成大容量单元时容易破裂。此外,他们之间稳定性不足,从而导致从表面接触转变为点接触,大幅增加了界面损耗问题。因此,要制作出有效的大容量单元变得更加困难,目前只能将它们与液体或塑料混合以降低溶剂含量并实现减少解决方案。
最后,我们来看硫基Full Solid-State Battery 优势,它们在绝缘特性上表现出色,而且因为柔软,因此可以形成良好的物理连接。在所有可能应用到的Solid-State Electrolyte 中,只有硫基材料才能超越普通液体水平。这使得它成为未来最具潜力的发展方向之一。不过,由於這種技術涉及高度活躍的是一种敏感金属,這些問題導致生產、運輸和處理過程都非常棘手,並對廣泛應用造成了一定的障礙。