【干货】总结！各类固态电解质性能对比！

科技 2024-11-12 17:02 上海

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来源：电池技术top＋

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聚合物、氧化物、硫化物是目前固态电池三大类固体电解质。这三类固态电解质仍存在技术分歧，三大体系各有优势。

聚合物固态电解质率先实现应用，但存在电导率低、能量密度低的致命问题；
氧化物固态电解质综合性能好，LiPON薄膜型全固态电池已小批量生产，非薄膜型已尝试打开消费电子市场，但成本过高；
硫化物固态电解质电导率最高，研究难度最高，开发潜力较大，如何保持高稳定性是一大难题。

1、聚合物电解质

柔韧性好易加工，可通过交联、共混、接枝、添加增塑剂来提高电导率。聚合物电解质主要采用的聚合物基底有PEO、PAN、PVDF、PA、PEC、PPC等，主要采用的锂盐有LiPF6、LiFSI、LiTFSI等。

聚合物电解质制备简单，柔韧性好，加工性强，可用于柔性电子产品或非常规形状的电池，与正负极物理接触好，且工艺和现有的锂电池比较接近，易通过现有设备的改造实现在电池中的量产使用。

但是聚合物电解质的室温离子电导率普遍很低，最常见的PEO基聚合物电解质还存在氧化稳定性差，只能用于LFP正极的问题。通过多种聚合物交联、共混、接枝，或添加少量增塑剂可以提高聚合物电解质的室温电导率，原位固化可以将聚合物电解质与正负极的物理接触提升到液态电池的水平，非对称电解质的设计可以扩宽聚合物电解质的电化学窗口。

2、氧化物电解质

机械强度高、热稳定性和空气稳定性好、电化学窗口宽。氧化物电解质可以分为晶态和非晶态，常见的晶态氧化物电解质有钙钛矿型、LISICON型、NASICON型和石榴石型。氧化物电解质耐受高电压，分解温度高，机械强度好，但是室温离子电导率

较低，和正负极固固界面接触差，且通常厚度较厚，大大降低电池的体积能量密度。

通过元素掺杂、晶界改性，氧化物电解质的室温电导率可以提高至。控制晶体体积和增加聚合物涂层可以改善氧化物电解质与正负极的界面接触。通过溶液/浆料涂覆法可制成超薄固态电解质膜。

3、硫化物电解质

室温电导率高，延展性好，可以通过掺杂、包覆提高稳定性。硫化物电解质目前主要有玻璃、玻璃陶瓷和晶体三种形态。硫化物电解质室温电导率高，可以做到接近液态电解质，且硬度适中、界面物理接触好、机械性能良好，是固态电池重要的备选材料。

但是，硫化物电解质的电化学窗口窄，与正负极的界面稳定性较差，且对水分非常敏感，与空气中的微量水即可发生反应，释放有毒的硫化氢气体，生产、运输、加工对环境要求很高。掺杂、包覆等改性手段可以稳定硫化物和正负极界面，使其适配于各类正负极材料，乃至应用在锂硫电池中。

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