全固态锂电池的开发现状
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以固态电解质取代传统液体有机电解质，采用固态电解质的大容量新一代电池，即所谓全固态电池，由于其在能量密度提高的同时，还可确保安全性和实现长寿命化。因此，正引起越来越多的重视和关注。 电池的主要组成部分包括蓄能的正极和负极，以及正、负极之间传递导电离子的电解质。从而，为实现锂电池全固态化的关键是固态电解质。目前，从高等院校、科研机构，甚至在企业中，都在热衷于研制全固态化锂电池。早在上世纪90年代，锂离子电池诞生、普及，并处于全固态锂电池研发的关键时期，当时的固态电解质主流是高分子电解质，一般称为聚合物（polymer）电解质或凝胶电解质。 高分子电解质中，锂离子的移动，受侧链的链段运动所支配，可期望的离子导电率为10-4S/cm左右。由于导电性高、电池输入、输出电流密度大而提倡的凝胶电解质，浸渍了高分子的有机溶剂作为可塑剂（增韧剂），因而提高了离子的运动能力，可以说，有机溶剂电解质，性质依旧不变仅将其形状固态化而已。凝胶电解质也是一种重要的聚合物电解质体系，但这是由聚合物电解质吸附电解液、离子液体或其它小分子溶剂形成的，严格讲，还不能算作全固态电解质。 与此相应，现在研究的主流则为无机材料的，无机固体电解质体系庞大。按照其物质结构可分为晶体型和非晶体型（玻璃态）两种，其中晶体型电解质主要包括钙钛矿类（perovskite），结晶锂超离子导体类（LISICON）、钠超离子导体类（NASICON）以及层状Li3N类；非晶体型固体电解质主要包括氧化物玻璃态和硫化物玻璃态以及LiPON类。目前研发前景较好的主要有LiPON电解质和硫化物玻璃态电解质两类。硫化物电解质是导电率高的一类固态电解质，室温下可达10-4~10-3S/cm，且电化学窗口（electric-chemical- window）达5V以上，一直是学术界及产业界关注的重点。 |
