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国家电网认可的6所学校深度解析固态电池技术三大主线的精髓与挑战

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,更容易实现现有设备改造后的量产。这些特点使得聚合物全固态电池成为研究和开发的热门选择。

紧接着,我们将探讨固态电池技术的三大主线,即聚合物全固态、氧化物全固状态硫化物全固状态。每一种技术路线都有其独特之处和挑战。

聚合物全固态电池自1973年开始研发,其优点包括良好的加工性、大容量设计以及与当前使用的液体电解液相似的性能。不过,这种类型也存在局限性,比如离子传导率较低,需要维持较高温度才能提高,从而限制了能量密度的提升。此外,由于其材料为有机质,表现出了不尽如人意的化学性能,对磷酸铁锂兼容性好,但与三元系统不佳,这些因素共同影响了能量密度上升。

氧化物全固态电池自1953年就开始研究,它们能够承受更高压力,并且具有更高的离子传导率达到10^-5 S/cm级别。这使得它们成为另一个潜在解决方案。但是,这种类型面临着机械硬度较高导致分裂风险,以及与正极活性材料之间难以形成稳定的界面接触的问题,使得大容量芯片制造变得困难。目前,它们只能与液体或聚合材料结合,以实现对传统混合型电子产品中减少液体含量的一步。

最后,硫化物全固状态展现出卓越之处,其最佳特征之一是强大的接触能力,使得整体离子传导率非常优秀,同时粒子的柔软程度也有助于形成均匀界面。在所有已知材料中,只有硫化物能够超越纯粹流动性的水溶剂这项记录,因此它被认为是未来最具潜力的技术路径之一。不幸的是,由于硫化材质高度反应性,它们在空气中的稳定性较差,与其他化学品、正负极活性材料等发生反应都相当剧烈,从而增加了生产、运输及处理过程中的复杂程度,对广泛应用造成了一定的障碍。

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