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。这些特点使得它成为了最具潜力的技术路线之一。
聚合物全固态电池的发展历程始于1973年,其研究可以追溯至更早期的1953年,而硫化物全固态电池则是在1981年开始探索。每一类技术都拥有其独特之处,并且各自面临着不同的挑战。
聚合物全固态电池的优越之处在于它们能够以较低成本进行大规模生产,同时保持与传统锂离子电池相似的工作条件。这使得它们成为转型升级为高效能存储解决方案的理想选择。不过,这种类型的材料存在几个关键缺陷。一旦达到60度以上,才能将离子导率提升到接近10-3 S/CM水平,因此需要维持一个稳定的高温环境。此外,由于其材料是有机质,它们对温度变化更加敏感,限制了能量密度进一步提高。同时,由于与磷酸铁锂兼容性较好,但不如三元材料,对能量密度提升带来了额外挑战。
氧化物全固态电池因其耐高压能力和优秀导率而备受青睐,其典型代表包括LAGP、LATP等。而氧化体所拥有的离子导率可达10-5-3 S/CM级别,比液体还要出色。但是,这些硬质材料制成的大容量芯片可能会因为脆弱而易碎,不利于制造过程。此外,与正极活性材料之间的界面连接问题导致了过大的损耗,使得单个大容量芯片难以实现。此时,大多数情况下只能采用与液体或聚合体结合,以降低含水量,从而实现混合状态的一步向前迈进。
硫化物全固态电池则因其卓越性能而备受关注,其中包括出色的接触性和柔软粒子的特性,使得形成良好的界面变得简单。在所有已知材料中,只有硫化品能够超越液体在离子导率方面的情报水平,被认为是未来最具有前景的一条道路。但即便如此,这种类型也存在显著的问题,如产品成本极高,以及空气稳定性的不足。由于硫化品化学活性强,它们与空气、溶剂以及正负极活性材质反应强烈,导致在生产、运输及处理过程中均存在挑战,对广泛应用造成了障碍。