關(guān)于固態(tài)電解質(zhì)的基礎(chǔ)知識

固態(tài)電解質(zhì)主要材料

固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池中的重要組成部分，主要有以下幾種材料：

1. 氧化物類電解質(zhì)：包括氧化鋰石榴石（Li7La3Zr2O12，縮寫為LLZO）、氧化錫（SnO2）、氧化鉍（Bi2O3）等。這些材料具有高離子電導(dǎo)率和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，適用于固態(tài)電池。

2. 硫化物類電解質(zhì)：包括硫化鋰（Li2S）、硫化鈉（Na2S）等。硫化物類電解質(zhì)在固態(tài)電池中也具有較高的離子電導(dǎo)率，但其相對氧化物類電解質(zhì)來說，可能存在與電極材料反應(yīng)的問題。

3. 多相界面材料：由多相材料構(gòu)成的界面層可以提高固態(tài)電解質(zhì)和電極的界面接觸，促進(jìn)離子傳輸和電池性能。常用的多相界面材料包括硅酸鹽、磷酸鹽、硅氧烷等。

此外，研究人員還在探索其他材料，如鈣鈦礦氧化物、鋰氧化物等，以尋求更好的固態(tài)電解質(zhì)材料。

固態(tài)電解質(zhì)的性能表現(xiàn)

固態(tài)電解質(zhì)在室溫條件下要求具有良好的離子電導(dǎo)率，目前所采用的簡單有效的方法是元素替換和元素?fù)诫s。

電解質(zhì)是固態(tài)的，電極材料也是固態(tài)的，對于兩者界面，要求材料相容，要求有效地傳導(dǎo)離子，降低電池內(nèi)部阻抗，目前采用的是增加“過渡層材料”。

三類固體電解質(zhì)在實(shí)際使用中的性能表現(xiàn)，由高到低列表如下：

固態(tài)電解質(zhì)有哪些類型

固態(tài)電解質(zhì)根據(jù)其化學(xué)物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以分為以下幾種類型：

1. 玻璃態(tài)電解質(zhì)：玻璃態(tài)電解質(zhì)是一種非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的固態(tài)電解質(zhì)，常見的材料包括硫化物玻璃（如硫化鋰玻璃）和氧化物玻璃（如氧化鋰石榴石玻璃）。這種類型的電解質(zhì)具有較高的離子導(dǎo)電性和一定的機(jī)械強(qiáng)度。

2. 多晶電解質(zhì)：多晶電解質(zhì)是由晶體結(jié)構(gòu)組成的固態(tài)電解質(zhì)，其中最常見的是氧化物多晶電解質(zhì)，如氧化鋰石榴石（Li7La3Zr2O12，縮寫為LLZO）和氧化錫（SnO2）。多晶電解質(zhì)具有更高的離子導(dǎo)電性和更好的化學(xué)穩(wěn)定性。

3. 聚合物電解質(zhì)：聚合物電解質(zhì)是由聚合物基底及其與離子載體共混形成的固態(tài)電解質(zhì)，常見的聚合物電解質(zhì)材料包括聚丙烯酸鋰（LiPAA）、聚乙二醇（PEO）及其與鋰鹽復(fù)合形成的電解質(zhì)。聚合物電解質(zhì)具有較高的離子導(dǎo)電率和柔韌性。

4. 復(fù)合電解質(zhì)：復(fù)合電解質(zhì)是由多種不同類型的電解質(zhì)組合形成的固態(tài)電解質(zhì)，例如氧化物與聚合物的復(fù)合電解質(zhì)。復(fù)合電解質(zhì)能夠結(jié)合不同類型電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，提高離子導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。

歐美企業(yè)側(cè)重于氧化物與聚合物電解質(zhì)體系的固態(tài)鋰電池。聚合物體系易于加工，電極界面阻抗可控，已有產(chǎn)品投入市場。但其室溫下的離子電導(dǎo)率在三大體系中最低，聚合物基鋰金屬電池很難超過300Wh/kg 的能量密度。嚴(yán)重制約了該類型電解質(zhì)的發(fā)展。

中國企業(yè)側(cè)重于氧化物電解質(zhì)體系的固態(tài)鋰電池。它比聚合物體系的電導(dǎo)率更高，其各項(xiàng)指標(biāo)都比較平衡，不存在較大的生產(chǎn)難題，生產(chǎn)成本低，已有產(chǎn)品投入市場。

日韓企業(yè)看重硫化物電解質(zhì)體系的固態(tài)鋰電池。其電導(dǎo)率比氧化物體系的還要高一些，優(yōu)勢明顯，難度也最大。目前還沒有這種電池上市。

審核編輯：黃飛