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,易于通过改造实现规模化生产。这些特点使得它成为最具前景的固态电池技术路线之一。
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。其中,聚合物全固状态电池自1973年起便开始研究;氧化物全固状态电池更早期,其研究可追溯至1953年;而硫化物全固状态则是1981年才开始探索。
聚合物全固状电池之优越性在于其轻松操作、能够制造较大容量的单体以及与当前使用中的液体相似的性能。此外,它们对现今常用的锂离子燃料细胞工艺具有显著接近性,使得它们成为首选用于利用现有设备进行转型和扩产的大众产品。
然而,这种材料也面临着挑战,如低的离子传输速率(仅需60°C以上时达到10^-3 S/cm),限制了其能量密度提升潜力。由于材料本身是有机质,对电子化学性能存在局限性,比如磷酸铁锂兼容性良好,但与三元材料兼容性不佳,这进一步限制了能量密度提升空间。
氧化物完全稳定高压,并且拥有比聚合材更高的导通率,达到10^-5-3 S/CM级别。这使得典型代表如LAGP和LATP等氧化品成为了竞争者。但尽管如此,他们仍然无法媲美流动性的液体介质。
氧化品材料因硬度较强而导致制作过程中容易损坏,同时正负极之间形成点接触而非面接触增加了界面损耗。这意味着制备出大量储存能力强大的单体变得困难,因此目前只能与其他两种类型结合以减少溶媒含量并创造混合式燃料细胞。
硫基完全无需担忧表面的破裂,因为它是一种柔软粒子的组成部分,从而确保了良好的界面连接。这种独一无二的地位赋予它成为所有现代绝缘介质中唯一能够超越流动性的水解层次水平的一员。而且,在未来,它可能会发展成为最具潜力的选择之一,为用户提供卓越表现。
然而,该技术也伴随着一个重大的缺陷,那就是成本极高,而空气稳定性方面也不占优势。在处理、运输和加工过程中,由于其化学活力过剩,与空气及各种溶剂反应都相当激烈,不仅影响工作效率,也增加了环境风险,这些因素共同阻碍了这一革命性的技术推广应用。