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,易于通过设备改造实现规模化生产。这些特点使得它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、氧化物全固状态硫化物全固状态。聚合物全固状态首次研究始于1973年,其竞争对手氧化物则早至1953年便展开了初步探索,而硫化物则在1981年才开始被考虑。
聚合品材料具有多方面的优越性:不仅能够轻松进行加工,还能制造出较大的电芯,其物理特性灵活且接近目前使用中的液体电解质,对比传统锂离子技术更具亲和力,使得它们容易适应现行设备进行扩产。而此类材料最显著缺陷是其离子传输率极低,在60度以上才能略见提升,因此需维持高温环境。此外,由于这种有机材料的化学性能有限,它们无法与无机材料匹敌,尤其是磷酸铁锂系统兼容性良好而三元体系却存在挑战,这限制了能量密度的提升空间。
氧化型电子器件凭借着耐高压及高速导通能力,以10^-5 S/CM级别之高离子传递速率自豪,但仍远未达液体标准。LAGP、LATP等成为了典型代表。
然而,这种硬质材料带来的机械脆弱导致制备大容量电芯面临巨大挑战,同时与正极活性材料之间存在着表界面稳定性的问题,从接触变为点触,大幅增加损耗。在当前条件下只能结合液体或聚合材料形成混合型能源储存解决方案以降低溶剂含量。
硫基材料以其卓越联系能力闻名,拥有最高水平之离子流动速度,被视作未来发展中可能实现最佳选项。唯一超越液态溶媒这一标杆的是所有电子储存介质中独一无二的选择,其中之一,即硫基充放电器件,将是未来核心技术路径之一。
但同样地,它们因强烈化学活性而难以处理,因为它们会迅速反应并破坏周围环境——空气、有机溶剂以及正负极活性材料。这一切都加剧了从原料到成品再到运输和组装过程中的复杂程度,为广泛应用带来了一系列障碍。