全固態電池：相比液態電池，全固態電池取消原有電解液，選用聚合物/氧化物/硫化物體系作爲固態電解質，以薄膜的形式分割正負極，從而替代隔膜的作用，其中聚合物性能上限較低，氧化物目前進展較快，硫化物未來潛力最大，負極從石墨體系升級到預锂化的硅基負極/锂金屬負極，正極從高鎳升級到了超高鎳/鎳錳酸锂/富锂錳基等，封裝方式采用疊片+軟包的方式，能量密度可達500Wh/kg。

電解質：氧化物目前進展最快，硫化物發展潛力最大

固態電解質是實現高安全性、能量密度、循環壽命性能的關鍵。根據電解質的種類，可分爲氧化物、硫化物、聚合物三種路線。聚合物體系率先在歐洲商業化，優點爲易于加工、生産工藝兼容、界面相容性好、機械性能好，缺點爲常溫離子電導率低、電化學窗口略窄、熱穩定性和能量密度提升有限，因此制約了其大規模應用；氧化物綜合性能最好，優點爲電化學窗口寬、熱穩定性好、機械強度高，缺點爲難以加工、界面相容性差、電導率一般。

整體看，氧化物體系制備難度適中，較多新玩家和國內企業選取此路線，預計采用與聚合物複合的方式，在半固態電池中率先規模化裝車；硫化物發展潛力最大，優點爲電導率高、兼具強度與加工性能、界面相容性好，缺點爲與正極材料兼容度差、對锂金屬穩定性差、對氧氣和水分敏感、存在潛在汙染問題、生産工藝要求高。硫化物目前處于研發階段，但後續發展潛力最大，工藝突破後，可能成爲未來主流路線。

聚合物：電導率低，性能提升有限，最早商業化

聚合物易于合成和加工，率先實現商業化應用，但常溫電導率低，整體性能提升有限，制約大規模應用與發展。聚合物固態電解質由高分子和锂鹽絡合形成，同時添加少量惰性填料。锂離子通過聚合物的分段運動，靠不斷的絡合與解絡合而傳遞。

高分子主要選用聚氧化乙烯(PEO)，對锂鹽溶解性好，高溫離子電導率高，但室溫中

結晶度高，離子電導率低，需進行改性處理，也可采用聚硅氧烷(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料，但也存在室溫離子電導率低，質地較脆等問題，仍在研發改性階段；锂鹽主要采用LiTFSI，在聚合物中的良好分散能力與穩定性；惰性填料主要爲氧化物，如TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2等，起到降低聚合物結晶度，改善機械性能等作用。聚合物由于易加工、工藝兼容等優勢，率先在歐洲商業化，技術最爲成熟，但其電導率低、電化學窗口窄，僅能和鐵锂正極匹配，性能上限較低，工作時需持續加熱至60℃，因此制約了其大規模應用，預計後續與無機固態電解質複合，通過結合兩者優勢，在應用端實現性能突破。

工藝：主流幹法濕法技術各有優劣，預計雙路線並行

聚合物電解質制造工藝包括幹法工藝、濕法工藝和噴塗工藝，幹法濕法工藝應用廣泛，兩種工藝均有利弊，爲主流工藝，噴塗工藝研究進展緩慢，未獲大規模應用。聚合物電解質主流使用用改性高聚合度聚環氧乙烷(PEO) ，主要采用多相催化聚合法合成，生成機理是配位陰離子聚合機理，一般由電池生産企業直接購置。

濕法工藝與锂離子電池塗覆工藝類似，首先將聚合物(PEO等)溶解在溶劑(NMP)中，再添加锂鹽(LiTFSI)、增塑劑和惰性填料等制備成電解質漿料，溶液澆鑄法或刮塗法將電解質漿料成膜，然後再加熱幹燥，使聚合物固化、溶劑揮發，制成聚合物電解質薄膜，根據載體不同，可分爲正極支撐成膜與骨架支撐成膜方式；

幹法工藝是將正極和電解質漿料高溫熔化形成高粘度糊狀物，並同時返混擠出疊加在正極集流體上，並通過卷壓機壓實，再將負極塗布後通過輥壓法把多層電芯壓實；

聚合物電解質工藝難點在于成膜均一性控制和與負極接觸穩定性，幹法濕法工藝各有優劣，後續預計雙路線並行，噴塗工藝相關專利數量較少，在固態電解質領域未獲大規模應用。

來源：電池技術TOP+

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