固态电池的技术路线？ 固态电池特点？

一、固态电池的技术路线？

当下的固态电池行业，主流的技术路径有三种，分别是：聚合物、硫化物、和氧化物。

①聚合物：是最早实现固态电池装车测试的。优点是易加工，与现有的液态电解液的生产设备、工艺都比较兼容，机械性能好且比较柔软。但它的缺点也十分致命，首先是电导率太低，需要加热到60度高温才能正常工作；其次是与锂金属的稳定性较差，无法适配于高电压的正极材料，所以限定了它的能量密度。聚合物的性能上限较低且热稳定性普遍在200度以下，氧化物与硫化物的热稳定性可较轻松达到400-600度，而聚合物在高温下也会发生起火燃烧的现象，安全的问题并未得到太大改善。因此，聚合物虽然是三条技术路线中最早开始推进商业化应用的，但到现在也没有大面积铺开。

②硫化物：是三种材料体系中电导率最高的，并且电化学稳定窗口较宽，但热动力稳定性较差，所以如何保持高稳定性是一大难题。一种解决方法是进行外层涂覆，但这又增加了电池的电阻。另外，硫化物至今仍然无法避免锂枝晶的产生。在生产层面，硫化物固态电池的制备工艺比较复杂，因为硫化物容易与空气中的水、氧气反应产生硫化氢剧毒气体。这个问题可以在工艺上解决，但会增加不小的成本。综合来看，硫化物是全固态电池中潜力最大的，诸多动力电池巨头选择其为主要技术路径。其中丰田最为激进，拥有全世界最多的固态电池专利。

③氧化物，它具有较好的导电性和稳定性，并且离子电导率比聚合物更高，热稳定性高达1000度，同时机械稳定性和电化学稳定性也都非常好。但相对于硫化物，电导率还是偏低的，这使得在性能中会遇到容量、倍率性能受限等一系列问题。更严重的一个问题是，氧化物非常坚硬。氧化物的颗粒是以点接触形式存在，用氧化物做成的全固态电池将是一个孔隙率非常高的电池，这些孔隙就无法导锂。这些问题导致氧化物体系不大可能是全固态电池。目前国内在研发的其实是固液混合方向，既有氧化物的固态电解质层，又有电解液浸润，这样能够填充孔隙，让它有完好的导锂通道。

二、固态电池特点？

　　优点1、安全性好。

　　液态电解质易燃易爆，以及在充电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜，引起电池短路，造成安全隐患。而固态电解质可以抑制锂枝晶、不易燃烧、不易爆破、无电解液走漏、不会在高温下发生副反应等，也就是说在大电流下工作不会因出现锂枝晶而刺破隔膜导致短路，不会在高温下发生副反应，不会因产生气体而发生燃烧，因此，安全性被认为是固态电池发展的最根本驱动力之一。

　　优点2、能量密度高

　　液体电解质电池能量密度最高可至300Wh/kg，但是超过500Wh/kg被认为是不可能的。全固态电解质后，电池可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，这样可以大大减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。固态电池研发可提供的能量密度基本可达300-400Wh/kg。

　　优点3、循环性能强。

　　固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固体电解质界面膜的问题和锂枝晶现象，大大提升了锂电池的循环性和使用寿命，理想情况下循环性能表现优异，能够达到45000次左右。

　　优点4、适用范围扩大。

　　固态电解质赋予固态锂电池结构紧凑、规模可调、设计弹性大等特点，即可应用于驱动微型电子器件，也可用于动力和储能领域。此外，固态电池也拥有更宽的温度工作范围，目前基本保证-25℃—60℃的温度范围。

　　在拥有优点的同时，固态电池也有极其明显的缺点。这些缺点，其实正是固态电池研究过程中需要解决的问题。

　　缺点1、界面阻抗过大。

　　固态电解质与电极材料之间的界面是固--固状态，因此电极与电解质之间的有效接触较弱，离子在固体物质中传输动力学低。

　　缺点2、成本相对较高。

三、固态电池技术原理？

传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为电解质（液态）。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。

固态电池的原理与之相同，只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池体积将变得更小。

不仅如此，固态电池中由于没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。

四、固态电池材料有哪些？

固态电池正极：可依旧沿用现在的磷酸铁锂、三元锂、锰酸锂等体系；

固态电池负极：石墨负极是最为常见的，固态电池将会以硅系负极材料为主，而锂金属负极短期内实现大规模应用的可能性较小，在能量密度上，石墨