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开关电源之谜解开固态电池三大技术路线的优缺点探秘

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似,易于通过设备改造实现规模化生产。这些特点使得聚合物全固态电池成为目前最具可行性的一种技术路线。

分为三大类别——聚合物全固态、氧化物全固态和硫化物全固态——每一种技术路线都具有独特的历史背景。聚合物全固状态电池自1973年起便开始研究;而氧化物全固状态电池更早至1953年就有了初步探索;硫化物则在1981年才开始被研究。

聚合物全固状态电池的优点包括良好的加工性能、较大的能量密度以及与当前使用的液体电解液相似的性能。不过,它们也面临着离子传导率较低的问题,即需要维持60°C以上才能提高到接近10^-3 S/cm,这限制了其应用范围。此外,由于材料本身是有机质,其化学性能并不如无机材料好,因此对能量密度提升有一定局限性。

氧化物全固状态电池因其高抗压能力和高离子传导率(达到10^-5-10^-3 S/cm)的级别,被认为是一种潜力巨大的解决方案。典型代表包括LAGP和LATP等。但是,这些材料由于硬度过高,在制造时容易破裂,并且与正极活性材料之间存在着不良的界面联系,从而导致效率下降。此外,制备大容量单元仍然是一个挑战,因为它们只能与其他类型的材料结合以实现减少溶剂含量的混合型系统。

硫化物,全凭其出色的接触性,使得整体离子传导率显著提升,是目前所有技术中唯一能够超越液体溶剂水平的选项。这使它成为未来最有希望发展的一条道路。不过,由于成本昂贵且空气稳定性差,硫化素仍然面临着多方面挑战,如生产、运输及加工过程中的稳定性问题,以及可能发生反应的问题,对正负极活性材料造成影响。

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