你知道聚合物固態(tài)/硫化物固態(tài)/氧化物固態(tài)的區(qū)別嗎？

人類社會(huì)的進(jìn)步離不開(kāi)社會(huì)上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開(kāi)我們的設(shè)計(jì)者的努力，其實(shí)很多人并不會(huì)去了解電子產(chǎn)品的組成，比如聚合物固態(tài)/硫化物固態(tài)/氧化物固態(tài)。

與鉛酸電池等其他類型的電池相比，鋰離子電池重量輕，比能量高，壽命長(zhǎng)，已逐漸成為新能源汽車領(lǐng)域的重要電池類型。根據(jù)數(shù)據(jù)，自2008年鋰離子動(dòng)力鋰離子電池開(kāi)始在新能源汽車中使用以來(lái)，當(dāng)前動(dòng)力鋰離子電池的實(shí)際能量密度與原來(lái)的100WH /相比增加了2.5倍以上。一方面，在當(dāng)前電池技術(shù)不斷進(jìn)步的同時(shí)，它也逐漸接近傳統(tǒng)正負(fù)材料，隔板和電解質(zhì)動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)的理論能量密度的上限。在這一領(lǐng)域的探索提供了新的可能性。

固態(tài)電池都是固態(tài)鋰二次電池。在傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)中，正負(fù)極中使用的材料在很大程度上決定了電池自身的充電容量，即能量密度，并且電解質(zhì)和隔膜被用作電池的傳輸介質(zhì)。存在于電池結(jié)構(gòu)中。在固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)中，由于固態(tài)電解質(zhì)可以傳導(dǎo)鋰離子并且還可以用作隔板，因此在固態(tài)電池中，可以使用諸如電解質(zhì)，電解質(zhì)鹽隔板和粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯的材料。同時(shí)，由于固體電解質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，并且電解質(zhì)不易泄漏，易于包裝且工作范圍廣，因此安全性和可操作性也得到了明顯提高。

目前，市場(chǎng)上主流的固態(tài)電池按電解質(zhì)的不同可分為三種類型：即聚合物，硫化物與氧化物。其中，聚合物電解質(zhì)屬于有機(jī)電解質(zhì)，而后兩種屬于無(wú)機(jī)電解質(zhì)。

聚合物固態(tài)：聚合物的當(dāng)前主流途徑是polyPOE及其衍生材料。該材料具有良好的高溫性能，但是相對(duì)而言，PEO基電解質(zhì)在60度以上的高溫下具有改善的離子傳導(dǎo)性。但是，由于聚合物處于熔融狀態(tài)，因此其機(jī)械性能降低。在溫室中，該聚合物具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，但是其電導(dǎo)率不高。因此，在聚合物電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度之間找到平衡是工業(yè)上的緊迫問(wèn)題之一。另外，聚合物通常具有狹窄的電化學(xué)窗口，并且當(dāng)電勢(shì)差太大(> 4V)時(shí)，電解質(zhì)易于被電解，這使得聚合物性能的上限降低。其他類型的聚合物電解質(zhì)，例如PVCA，具有相對(duì)穩(wěn)定的化學(xué)窗口(4.5V)和相對(duì)合適的離子電導(dǎo)率。然而，VC的高價(jià)格使得難以大規(guī)模商業(yè)化。

硫化物固態(tài)電池：硫化物電解質(zhì)固態(tài)電池的綜合性能目前在這三個(gè)電池中是最好的。它的質(zhì)地相對(duì)柔軟，并且比傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)具有更高的離子電導(dǎo)率。然而，硫化物電解質(zhì)非常容易與空氣相互作用。水，氧氣等反應(yīng)生成有毒氣體，例如H2C，無(wú)形地增加了其制造難度，并大大增加了制造成本，從而在一定程度上限制了其大規(guī)模的商業(yè)用途。另外，硫化物電解質(zhì)在正極和負(fù)極之間的界面接觸和接觸穩(wěn)定性方面存在問(wèn)題。盡管在工業(yè)上已經(jīng)設(shè)計(jì)了雙電層電解質(zhì)技術(shù)以在一定程度上對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，但是仍不能完全消除它。

氧化物固態(tài)：目前，最有前途的氧化物型電解質(zhì)是GARNET型，LISICON型和NASICON型。其中，GARNET型電解質(zhì)具有較高的室溫離子電導(dǎo)率(10-3S / cm)。但是，GARNET電解液的金屬鋰潤(rùn)濕性差。如果在連續(xù)充電和放電過(guò)程中電池沉積不均勻，則容易出現(xiàn)鋰枝晶，這會(huì)帶來(lái)一定的安全隱患。但是，研究表明，通過(guò)插入聚合物或凝膠電解質(zhì)作為緩沖層，或者使用可以與鋰形成合金層的濺射材料，可以有效地解決該問(wèn)題。 LISICON型材料具有高電導(dǎo)率，但對(duì)H2O和CO2敏感，因此在空氣中不穩(wěn)定，對(duì)金屬鋰的穩(wěn)定性差。目前，可以摻雜鋯以防止出現(xiàn)相分離并大大提高其穩(wěn)定性。 NASICON具有相對(duì)較好的性能，具有相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單的合成方法和很強(qiáng)的導(dǎo)電性。然而，電解質(zhì)原料包含諸如鍺和鈦的貴金屬，因此也難以大規(guī)模施用。

本文只能帶領(lǐng)大家對(duì)聚合物固態(tài)/硫化物固態(tài)/氧化物固態(tài)有了初步的了解，對(duì)大家入門會(huì)有一定的幫助，同時(shí)需要不斷總結(jié)，這樣才能提高專業(yè)技能，也歡迎大家來(lái)討論文章的一些知識(shí)點(diǎn)。