关于固态电解质的基础知识

固态电解质主要材料

固态电解质是固态电池中的重要组成部分，主要有以下几种材料：

1. 氧化物类电解质：包括氧化锂石榴石（Li7La3Zr2O12，缩写为LLZO）、氧化锡（SnO2）、氧化铋（Bi2O3）等。这些材料具有高离子电导率和良好的化学稳定性，适用于固态电池。

2. 硫化物类电解质：包括硫化锂（Li2S）、硫化钠（Na2S）等。硫化物类电解质在固态电池中也具有较高的离子电导率，但其相对氧化物类电解质来说，可能存在与电极材料反应的问题。

3. 多相界面材料：由多相材料构成的界面层可以提高固态电解质和电极的界面接触，促进离子传输和电池性能。常用的多相界面材料包括硅酸盐、磷酸盐、硅氧烷等。

此外，研究人员还在探索其他材料，如钙钛矿氧化物、锂氧化物等，以寻求更好的固态电解质材料。

固态电解质的性能表现

固态电解质在室温条件下要求具有良好的离子电导率，目前所采用的简单有效的方法是元素替换和元素掺杂。

电解质是固态的，电极材料也是固态的，对于两者界面，要求材料相容，要求有效地传导离子，降低电池内部阻抗，目前采用的是增加“过渡层材料”。

三类固体电解质在实际使用中的性能表现，由高到低列表如下：

固态电解质有哪些类型

固态电解质根据其化学物质组成和结构特点，可以分为以下几种类型：

1. 玻璃态电解质：玻璃态电解质是一种非晶态结构的固态电解质，常见的材料包括硫化物玻璃（如硫化锂玻璃）和氧化物玻璃（如氧化锂石榴石玻璃）。这种类型的电解质具有较高的离子导电性和一定的机械强度。

2. 多晶电解质：多晶电解质是由晶体结构组成的固态电解质，其中最常见的是氧化物多晶电解质，如氧化锂石榴石（Li7La3Zr2O12，缩写为LLZO）和氧化锡（SnO2）。多晶电解质具有更高的离子导电性和更好的化学稳定性。

3. 聚合物电解质：聚合物电解质是由聚合物基底及其与离子载体共混形成的固态电解质，常见的聚合物电解质材料包括聚丙烯酸锂（LiPAA）、聚乙二醇（PEO）及其与锂盐复合形成的电解质。聚合物电解质具有较高的离子导电率和柔韧性。

4. 复合电解质：复合电解质是由多种不同类型的电解质组合形成的固态电解质，例如氧化物与聚合物的复合电解质。复合电解质能够结合不同类型电解质的优点，提高离子导电性和稳定性。

欧美企业侧重于氧化物与聚合物电解质体系的固态锂电池。聚合物体系易于加工，电极界面阻抗可控，已有产品投入市场。但其室温下的离子电导率在三大体系中最低，聚合物基锂金属电池很难超过300Wh/kg 的能量密度。严重制约了该类型电解质的发展。

中国企业侧重于氧化物电解质体系的固态锂电池。它比聚合物体系的电导率更高，其各项指标都比较平衡，不存在较大的生产难题，生产成本低，已有产品投入市场。

日韩企业看重硫化物电解质体系的固态锂电池。其电导率比氧化物体系的还要高一些，优势明显，难度也最大。目前还没有这种电池上市。

审核编辑：黄飞