固態(tài)電池按技術(shù)路線的不同,主要分為聚合物全固態(tài)電池、氧化物全固態(tài)電池、硫化物全固態(tài)電池三類。
聚合物全固態(tài)電池最早在1973年開始研究;氧合物全固態(tài)電池更早一些,于1953年就有研究;硫合物全固態(tài)電池最早于1981年開始研究。
聚合物全固態(tài)電池的主要優(yōu)點(diǎn):容易加工,可以制備較大容量的電芯,機(jī)械性能較軟,各項(xiàng)性能和目前使用的電解液有類似之處,工藝和現(xiàn)在的鋰電池比較接近,是最容易利用現(xiàn)有設(shè)備通過改造實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的固態(tài)電池。
聚合物全固態(tài)電池的主要缺點(diǎn):離子電導(dǎo)率最低,必須加熱到60度以上,離子電導(dǎo)率才會(huì)提升,接近10-3 S/CM,所以需要保持高溫的狀態(tài)。能量密度有局限,由于聚合物是有機(jī)物,電化學(xué)性能不好,不如其它固態(tài)無機(jī)固態(tài)電池材料,跟磷酸鐵鋰兼容性好,跟三元兼容性不好,導(dǎo)致能量密度無法提升。
氧合物全固態(tài)電池的主要優(yōu)點(diǎn):耐受高電壓,導(dǎo)電率高于聚合物。氧化物的離子電導(dǎo)率可達(dá)到10-5-3 S/CM的級別,但不如液態(tài)電解液。典型的代表有LAGP、LATP等氧化物。
氧合物全固態(tài)電池的主要缺點(diǎn):氧化物的機(jī)械性能堅(jiān)硬,如果用其制作電解質(zhì)片,較容易破裂;與正極活性材料的固-固接觸不夠好,導(dǎo)致從面接觸變成點(diǎn)接觸,界面損耗過大;以上缺點(diǎn)造成大容量電芯很難制備,氧化物現(xiàn)在只能跟電解液或者聚合物復(fù)合,做成現(xiàn)在所使用的固液混合電池實(shí)現(xiàn)電解液含量的降低。
硫合物全固態(tài)電池的主要優(yōu)點(diǎn):接觸性好,所以整體的離子電導(dǎo)率非常好,粒子比較柔軟,固固接觸容易形成面接觸,是所有固態(tài)電池材料中唯一能超過液態(tài)電解液離子電導(dǎo)率水平的材料,也是全固態(tài)電池未來最有可能的技術(shù)路線。
硫合物全固態(tài)電池的主要優(yōu)點(diǎn):產(chǎn)品成本非常高,空氣穩(wěn)定性較差。硫化物化學(xué)活性很強(qiáng),與空氣、有機(jī)溶劑、正負(fù)極活性材料反應(yīng)都很強(qiáng),因此界面穩(wěn)定性較差,導(dǎo)致生產(chǎn)、運(yùn)輸、加工等環(huán)節(jié)都十分困難,限制了它的廣泛應(yīng)用。
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