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[導讀]人類社會的進步離不開社會上各行各業的努力,各種各樣的電子產品的更新換代離不開我們的設計者的努力,其實很多人並不會去了解電子產品的組成,比如聚合物固態/硫化物固態/氧化物固態。


人類社會的進步離不開社會上各行各業的努力,各種各樣的電子產品的更新換代離不開我們的設計者的努力,其實很多人並不會去了解電子產品的組成,比如聚合物固態/硫化物固態/氧化物固態。

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,已逐漸成為新能源汽車領域的重要電池類型。根據數據,自2008年鋰離子動力鋰離子電池開始在新能源汽車中使用以來,當前動力鋰離子電池的實際能量密度與原來的100WH /相比增加了2.5倍以上。一方面,在當前電池技術不斷進步的同時,它也逐漸接近傳統正負材料,隔板和電解質動力鋰離子電池系統的理論能量密度的上限。在這一領域的探索提供了新的可能性。

固態電池都是固態鋰二次電池。在傳統的液態鋰離子動力鋰離子電池系統中,正負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,並且電解質和隔膜被用作電池的傳輸介質。存在於電池結構中。在固態電池的結構中,由於固態電解質可以傳導鋰離子並且還可以用作隔板,因此在固態電池中,可以使用諸如電解質,電解質鹽隔板和粘結劑聚偏二氟乙烯的材料。同時,由於固體電解質的整體結構相對穩定,並且電解質不易泄漏,易於包裝且工作範圍廣,因此安全性和可操作性也得到了明顯提高。

目前,市場上主流的固態電池按電解質的不同可分為三種類型:即聚合物,硫化物與氧化物。其中,聚合物電解質屬於有機電解質,而後兩種屬於無機電解質。

聚合物固態:聚合物的當前主流途徑是polyPOE及其衍生材料。該材料具有良好的高温性能,但是相對而言,PEO基電解質在60度以上的高温下具有改善的離子傳導性。但是,由於聚合物處於熔融狀態,因此其機械性能降低。在温室中,該聚合物具有較高的機械強度,但是其電導率不高。因此,在聚合物電導率和機械強度之間找到平衡是工業上的緊迫問題之一。另外,聚合物通常具有狹窄的電化學窗口,並且當電勢差太大(> 4V)時,電解質易於被電解,這使得聚合物性能的上限降低。其他類型的聚合物電解質,例如PVCA,具有相對穩定的化學窗口(4.5V)和相對合適的離子電導率。然而,VC的高價格使得難以大規模商業化。

硫化物固態電池:硫化物電解質固態電池的綜合性能目前在這三個電池中是最好的。它的質地相對柔軟,並且比傳統的液體電解質具有更高的離子電導率。然而,硫化物電解質非常容易與空氣相互作用。水,氧氣等反應生成有毒氣體,例如H2C,無形地增加了其製造難度,並大大增加了製造成本,從而在一定程度上限制了其大規模的商業用途。另外,硫化物電解質在正極和負極之間的界面接觸和接觸穩定性方面存在問題。儘管在工業上已經設計了雙電層電解質技術以在一定程度上對其進行改進,但是仍不能完全消除它。

氧化物固態:目前,最有前途的氧化物型電解質是GARNET型,LISICON型和NASICON型。其中,GARNET型電解質具有較高的室温離子電導率(10-3S / cm)。但是,GARNET電解液的金屬鋰潤濕性差。如果在連續充電和放電過程中電池沉積不均勻,則容易出現鋰枝晶,這會帶來一定的安全隱患。但是,研究表明,通過插入聚合物或凝膠電解質作為緩衝層,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題。 LISICON型材料具有高電導率,但對H2O和CO2敏感,因此在空氣中不穩定,對金屬鋰的穩定性差。目前,可以摻雜鋯以防止出現相分離並大大提高其穩定性。 NASICON具有相對較好的性能,具有相對穩定的結構,簡單的合成方法和很強的導電性。然而,電解質原料包含諸如鍺和鈦的貴金屬,因此也難以大規模施用。

本文只能帶領大家對聚合物固態/硫化物固態/氧化物固態有了初步的瞭解,對大家入門會有一定的幫助,同時需要不斷總結,這樣才能提高專業技能,也歡迎大家來討論文章的一些知識點。



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關鍵字: 聚合物固態 硫化物固態 氧化物固態

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