關于固態電解質的基礎知識

固態電解質主要材料

固態電解質是固態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：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率和良好的化學穩定性，適用于固態電池。

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

3. 多相界面材料：由多相材料構成的界面層可以提高固態電解質和電極的界面接觸，促進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，以尋求更好的固態電解質材料。

固態電解質的性能表現

固態電解質在室溫條件下要求具有良好的離子電導率，目前所采用的簡單有效的方法是元素替換和元素摻雜。

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

三類固體電解質在實際使用中的性能表現，由高到低列表如下：

固態電解質有哪些類型

固態電解質根據其化學物質組成和結構特點，可以分為以下幾種類型：

1. 玻璃態電解質：玻璃態電解質是一種非晶態結構的固態電解質，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）。這種類型的電解質具有較高的離子導電性和一定的機械強度。

2. 多晶電解質：多晶電解質是由晶體結構組成的固態電解質，其中最常見的是氧化物多晶電解質，如氧化鋰石榴石（Li7La3Zr2O12，縮寫為LLZO）和氧化錫（SnO2）。多晶電解質具有更高的離子導電性和更好的化學穩定性。

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

4. 復合電解質：復合電解質是由多種不同類型的電解質組合形成的固態電解質，例如氧化物與聚合物的復合電解質。復合電解質能夠結合不同類型電解質的優點，提高離子導電性和穩定性。

歐美企業側重于氧化物與聚合物電解質體系的固態鋰電池。聚合物體系易于加工，電極界面阻抗可控，已有產品投入市場。但其室溫下的離子電導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。嚴重制約了該類型電解質的發展。

中國企業側重于氧化物電解質體系的固態鋰電池。它比聚合物體系的電導率更高，其各項指標都比較平衡，不存在較大的生產難題，生產成本低，已有產品投入市場。

日韓企業看重硫化物電解質體系的固態鋰電池。其電導率比氧化物體系的還要高一些，優勢明顯，難度也最大。目前還沒有這種電池上市。

審核編輯：黃飛