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,与传统电解液共享相似的性能特点,且工艺流程与现有锂电池相近,因此易于通过设备改造实现规模化生产。这种技术路线以1973年为起点展开研究,并不断发展至今。
固态电池按技术路径分为三大类:聚合物全固态、氧化物全固状态硫化物全固态。其中,氧化物全固体电池的早期研究可追溯至1953年,而硫化物则在1981年开始被探索。
聚合物全固体电池之所以受欢迎,是因为它具备良好的加工性,可以制造较大的能量储存单元,其材料具有较低的硬度,这使得它能够更好地与现有的锂离子电池工艺配合使用。但是,它们也存在不足,如需要高温才能提升离子传输速率(需保持60℃以上),并且由于其本质上是一种有机材料,其化学稳定性不如无机材料,而且兼容性有限,使得能量密度面临限制。
氧化物全固体电池则因其耐高压、高导率而受到青睐,其中LAGP和LATP等代表性的氧化型材质表现出超越液态电子介质的优异性能。然而,由于它们通常呈坚硬状态,在制备大容量单元时容易出现破裂问题。此外,与正极活性材料之间的界面质量仍待提升,以减少损耗并促进更有效的大容量设计。
硫化物全固体技术路线拥有最高的离子传输效率,但同时伴随着成本昂贵和空气稳定性的挑战。这一类型所依赖的化学活性强烈导致了对环境条件要求严格,对所有处理过程都构成了巨大的障碍,使得实际应用受到了限制。因此,尽管硫基系统展示了最接近或超过液体介质性能水平的一些潜力,但目前尚未克服这些重大障碍,从而推动其广泛应用。