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,与当前使用的电解液在性能上有所相似。由于工艺与现有的锂电池相近,这使得它成为最容易利用现有设备通过改造实现大规模生产的一种固态电池技术。
接着,根据不同的技术路线,固态电池主要分为三类:聚合物全固态电池、氧化物全固态电池以及硫化物全固状态电池。这些材料各自具有独特的研究历史,其中聚合物全固态电池从1973年开始被探索,而氧化物则更早,在1953年就已经有人对其进行了初步研究;而硫化物,全固状态电池始于1981年的研发工作。
聚合型全solid-state battery(SSB)的优点包括能够以较低成本大量生产、高效率制造大容量单体,以及与传统液体溶剂存在相似的性能。然而,它们也面临着离子导度率较低的问题,即必须达到60摄氏度以上才能接近10^-3 S/cm的水平。此外,由于它们是有机材料,其化学性质并非理想,因此难以提升能量密度,而且兼容性问题限制了其能量密度的提升空间。
氧化型SSB虽然拥有高离子导度率,可达10^-5-10^-3 S/cm,但不如液体溶剂。在这一领域,如LAGP和LATP等材料展现出巨大的潜力。然而,这些材料通常具有一定的硬度,对机械性能要求较高,如果用于制作电子元件可能会导致破裂。而且,与正极活性材料之间形成良好的界面也是挑战之一,使得制备大容量单体变得困难,目前只能结合其他材料制成混合类型SSB以降低溶媒含量。
硫化型SSB则因其柔软且富含活性的特性,被认为是未来最具前景的解决方案。这一类型可提供最高级别的大气稳定性,并且可以实现最佳形状稳定性的介质接触,从而形成均匀透明结构。但同时,由于成本昂贵和空气中O2、H2O等反应敏感,不仅影响到了产品储存条件,也限制了它在工业应用中的扩张可能性。