固態(tài)電池材料的組成
正極材料
? 高鎳三元材料:如NCM811、NCA等,鎳含量高可提升電池容量,鈷能增強循環(huán)性能,
錳可提高安全性,是當(dāng)前固態(tài)電池廠商的主流選擇。
? 富鋰錳基材料:具有高電壓、高放電比容量的先天優(yōu)勢,理論克容量可達350mAh/g,
電壓平臺可達4.5V,成本較低、安全性好。
負(fù)極材料
? 石墨基負(fù)極:工藝成熟、成本低,體積膨脹率低,約10%-15%,適配半固態(tài)電池體系,
但能量密度較低,理論比容量372mAh/g。
? 硅基負(fù)極:包括硅碳負(fù)極和硅氧負(fù)極,硅理論比容量高達4200mAh/g,可顯著提升電
池能量密度,但體積膨脹率高,需通過預(yù)鋰化、CVD氣相沉積技術(shù)等優(yōu)化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
? 金屬鋰負(fù)極:理論比容量為3860mAh/g,是全固態(tài)電池的理想選擇,但存在鋰枝晶生長、
界面鈍化等安全問題。
固態(tài)電解質(zhì)材料
? 氧化物電解質(zhì):分為NASICON型、鈣鈦礦型、石榴石型等,具備良好的機械穩(wěn)定性、化
學(xué)穩(wěn)定性以及較大的電化學(xué)窗口,但離子電導(dǎo)率相對硫化物較低。
? 硫化物電解質(zhì):以鋰和硫為主要成分,可由磷、硅、鍺或鹵化物等元素補充,具有較高
的電導(dǎo)率,柔軟性和可塑性好,易于加工,但與氧氣接觸后易產(chǎn)生有毒氣體硫化氫。
? 聚合物電解質(zhì):常用的聚合物基質(zhì)是聚氧化乙烯(PEO),優(yōu)勢在于成本、加工方面以及
材料的靈活性,但在室溫下離子電導(dǎo)率不足,通常需在較高溫度下運行。
? 鹵化物電解質(zhì):含有鹵原子,可分為與第3族元素、第13族元素以及二價金屬形成的鹵化
物三類,具有良好的機械穩(wěn)定性和靈活性,與電極的界面穩(wěn)定性較好,但加工過程中對水分敏感,
離子電導(dǎo)率較低,商業(yè)化處于初期。