固态电池的技术路线

当下的固态电池行业，主流的技术路径有三种，分别是：聚合物、硫化物、和氧化物。

①聚合物：是最早实现固态电池装车测试的。优点是易加工，与现有的液态电解液的生产设备、工艺都比较兼容，机械性能好且比较柔软。但它的缺点也十分致命，首先是电导率太低，需要加热到60度高温才能正常工作；其次是与锂金属的稳定性较差，无法适配于高电压的正极材料，所以限定了它的能量密度。聚合物的性能上限较低且热稳定性普遍在200度以下，氧化物与硫化物的热稳定性可较轻松达到400-600度，而聚合物在高温下也会发生起火燃烧的现象，安全的问题并未得到太大改善。因此，聚合物虽然是三条技术路线中最早开始推进商业化应用的，但到现在也没有大面积铺开。

②硫化物：是三种材料体系中电导率最高的，并且电化学稳定窗口较宽，但热动力稳定性较差，所以如何保持高稳定性是一大难题。一种解决方法是进行外层涂覆，但这又增加了电池的电阻。另外，硫化物至今仍然无法避免锂枝晶的产生。在生产层面，硫化物固态电池的制备工艺比较复杂，因为硫化物容易与空气中的水、氧气反应产生硫化氢剧毒气体。这个问题可以在工艺上解决，但会增加不小的成本。综合来看，硫化物是全固态电池中潜力最大的，诸多动力电池巨头选择其为主要技术路径。其中丰田最为激进，拥有全世界最多的固态电池专利。

③氧化物，它具有较好的导电性和稳定性，并且离子电导率比聚合物更高，热稳定性高达1000度，同时机械稳定性和电化学稳定性也都非常好。但相对于硫化物，电导率还是偏低的，这使得在性能中会遇到容量、倍率性能受限等一系列问题。更严重的一个问题是，氧化物非常坚硬。氧化物的颗粒是以点接触形式存在，用氧化物做成的全固态电池将是一个孔隙率非常高的电池，这些孔隙就无法导锂。这些问题导致氧化物体系不大可能是全固态电池。目前国内在研发的其实是固液混合方向，既有氧化物的固态电解质层，又有电解液浸润，这样能够填充孔隙，让它有完好的导锂通道。