快充电池能否解决离子电导性问题?
“安全不爆炸、能量密度大”,固态、半固态电池看起来很完美,但在其发展中仍存在不少挑战。
首先是电解质材料。具体来看,固态、半固态电池由于技术路线的不同,各种电解质技术路线优缺点也不同。吕真真梳理道:
聚合物体系主要使用材料是PEO(聚环氧乙烷)等,其优势为柔韧性好、质量轻、成本低、易于加工;劣势为常温下离子电导率低,电化学窗口窄。欧美企业多采用该体系路线。
氧化物体系主要使用材料是石榴石(Garnet)、钠离子导体(NASICON)等,其优势为循环性能良好,电化学稳定性高;劣势为离子电导率较低,界面接触性差。国内企业多采用该体系路线。
硫化物体系主要使用的材料是LiGPS、LiSiPS(均为一种硫化物电解质)等,其优势为离子电导率较高,劣势为与空气接触形成有毒的硫化氢,材料生产对工艺的要求极高,成本较高。目前主要是日韩企业采用该体系路线。
根据研报,硫化物固态电解质因极高的锂离子电导率受到广泛关注,如LGPS、LSP-SC(均为一种硫化物电解质)室温下的离子电导率已与传统液态电解质媲美。以LGPS为例,其离子电导率为12mS/cm(毫西门子/厘米)。而氧化物体系中,主流为LLZO(一种固态电解质),其离子电导率为0.51mS/cm。可以看出,LLZO的离子电导率大幅低于LGPS。