固态电池作为一种新型的储能技术,因其高安全性、高能量密度以及在极端温度下的稳定表现而备受关注。目前,固态电池主要分为三大技术路线,分别是聚合物、氧化物和硫化物。这三种技术路线各有优势和挑战,下面将详细介绍每一种。
聚合物路线1: 聚合物电解质属于有机电解质,最初被认为是合适的固态电池候选材料之一,也是最早实现固态电池装车测试的材料。其优点在于易加工,与现有的液态电解液的生产设备和工艺比较兼容。然而,聚合物在常温下离子电导率较低,电化学窗口窄,且在高温下可能发生起火燃烧的现象。这些限制了聚合物电解质的性能上限,尽管是最早开始推进商业化应用的路线,但至今未实现大规模应用1。
氧化物路线3: 氧化物电解质具有较好的稳定性和较高的离子电导率,热稳定性可高达1000度,机械稳定性和电化学稳定性也都非常好。但相对于硫化物,氧化物的电导率偏低,可能导致电池容量、倍率性能受限。中国主要押注的是氧化物路线,国内四大头部固态电池公司(北京卫蓝、江苏清陶、宁波锋锂、台湾辉能)都是以氧化物材料为基础的固液混合技术路线为主3。
硫化物路线42: 硫化物电解质在三种材料体系中电导率最高,并且电化学稳定窗口较宽(5V以上),但热动力稳定性较差,保持高稳定性是一个挑战。硫化物是全固态电池中潜力最大的路线,诸多动力电池巨头(如丰田、LG、松下等)选择其为主要技术路径。日韩国家倾举国之力推进硫化物材料技术路线,而美国则是以创业公司为主,同时推进多条路线24。
以下是各个厂商所用的技术路线图: