聚合物类固体电解质
一般是以PEO和锂盐LiTFSI等的混合物为电解质基材，制备电解质。由于聚合物电解质润湿电极能力差, 活性材料脱嵌锂必须通过极片传输到电极表面进行, 使得电池工作过程中极片内活性物质的容量不能完全发挥。将电解质材料混入电极材料中或者替代粘结剂, 制备成复合电极材料, 填补电极颗粒间的空隙, 模拟电解液润湿过程, 是提高极片中锂离子迁移能力及电池容量发挥的一个有效方法。
另外一点相对来说其电化学窗口狭窄，一般正极材料选用LFP等低电位材料。
图3 聚合物固体电解质Li金属电池的循环性能可达600周
图4 PEO抗氧化性较差
氧化物固体电解质
LiPON 是一种理想的锂离子电池电解质材料, 其制备的电池倍率性能及循环性能都比较优异, 可以在50C下工作, 循环45000次后, 容量保持率达95%以上。虽然此款电解质的导电率并不高(10-6 S/cm),但由于采用溅射技术制备, 电解质层很薄且与电极的界面接触较好, 电池的整体电阻较小。
但是LiPON 材料为电解质时, 正负极材料必须采用磁控溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积等方法制成薄膜电极。同时, 由于正负极薄膜的制备工艺使得电极中不能像普通锂离子电池工艺一样加入导电材料, 且电解质不能浸润电极, 使得电极的锂离子及电子迁移能力较差, 因此只有正负极层都做到超薄, 电池的电阻才能降低。
此种电解质材料由于其较低的电导率和界面接触问题，导致其不适合用于制备Ah级高容量电池。
图5 界面接触问题
硫化物电解质电池与聚合物电解质相比, 硫化物类电解质除具有热稳定高、安全性能好、电化学窗口宽的优点外, 其导电率在 0 ℃下可以达到10-4～10-3 S/cm, 在高功率电池及高低温电池方面具有突出优势。
图6 硫化物电解质电池性能
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