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开关电源革命揭秘固态电池三大技术路线的优缺点之谜

导语:聚合物全固态电池的主要优势在于其易于加工,可以制造大容量电芯,其机械性能较为柔软,与目前使用的电解液在性能上有相似之处,工艺与现有的锂电池相近,是最容易利用现有设备进行改造并实现大规模生产的固态电池。这些特点使得聚合物全固态电池成为转型升级至高效能源储存解决方案的关键技术。

聚合物全固态电池以1973年开始研究至今,其发展历程展示了科技进步和创新能力。氧化物全固态电池更早期地展现了其潜力,自1953年起就吸引了科学家的关注,而硫化物全固态电池则在1981年开始探索,它们共同构成了三大技术路线,为未来能源革命提供可能。

聚合物全固状态电池虽然具备多方面优势,但也面临挑战。一方面,离子传导率低下,使得必须保持较高温度(60度以上)才能提升离子传导率到10-3 S/CM水平。此外,由于材料本质是有机性质,其化学性能不如无机材料,因此限制了能量密度的提升空间。特别是在兼容性问题上,如与磷酸铁锂系统存在良好配合但对三元复合体系表现出不良反应,这进一步影响了能量密度的提高。

氧化物全固状态电池凭借其耐高压、高离子传导率(可达10-5-3 S/CM)的优点,在众多应用中占据重要位置。典型代表如LAGP、LATP等氧化体材料因其卓越表现而受到青睐。但同样地,这类材料由于硬性且易碎,不利于形成稳定的大容量单元,同时正负极界面接触效率不足,导致大量能量损耗。在寻求降低溶媒含量同时增加安全性的道路上,对此种材质存在一定挑战。

硫化物全状态电子器件则凭借独特优势——优秀的接触性能以及柔软粒子的特性,以超越液体电子介质作为目标之一。这意味着它能够实现面向面的稳定接触,从而达到最高水平的一流离子传导速率,有望成为未来的主流技术路径。不过,由于硫化素自身具有强烈化学活性,与空气、溶剂及正负极活性原料之间发生反应都非常剧烈,加剧了产品成本和稳定性的问题,即便如此,它依旧被视为未来研究方向中的热门话题。

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