固态电解质

固态电解质（SSE）是一种固体离子导体电解质，它是的特征分量固态电池。对于代替在锂离子电池中发现的液体电解质，它可用于电能存储（EES）中。主要优点是增加安全性，无有毒有机液体泄漏、低易燃性、不挥发、机械和热稳定性、易加工性、低自放电率，可实现的更高功率密度和可循环性。这样可以使用例如锂实用设备中的金属阳极，没有液体电解质的固有限制。高容量的阳极和低的利用率还原电位，如锂具有3860毫安g的比容量^-1和还原电位-3.04 V相对于的SHE，在传统的低容量石墨的取代（372毫安克^-1）是实现更轻、更薄、更便宜的可充电电池的xxx步。此外，这允许达到重量和体积能量密度、足够高，可以在电动汽车中每次充电达到500英里。尽管具有可观的优势，但仍然存在一些局限性，阻碍了SSE从学术研究向大规模生产的过渡，但是许多汽车OEM（丰田、宝马、本田、现代）希望将这些系统集成到可行的设备中并实现可靠的商业化到2025年基于电池的电动汽车。

为了设计具有最佳性能的SSE，必须满足几个属性：

• 可以通过电化学阻抗谱（EIS）分析测得的高离子电导率（至少高于10 ^-4 S cm ^-1）
• 可以通过计时电流分析法（CA）和EIS分析的结合来测量高离子迁移数（最接近1）
• 可通过线性扫描伏安法（LSV）或循环伏安法（CV）测量的宽电化学稳定性窗口（ESW）（至少4-5 V ）
• 可以通过传统的拉伸试验测得的高机械强度（至少数十MPa）
• 与电极材料的高相容性，可以通过连续几天重复进行的EIS分析来测量。

SSE具有与传统液体电解质相同的作用，它们分为全固态电解质和准固态电解质（QSSE）。全固态电解质还分为无机固体电解质（ISE），固体聚合物电解质（SPE）和复合聚合物电解质（CPE）。另一方面，QSSE也称为凝胶聚合物电解质（GPE），是一种独立的膜，其中包含固定在固体基质内部的一定量的液体成分。通常，术语SPE和GPE可以互换使用，但它们的离子传导性却大不相同机理：SPE通过与聚合物链的取代基相互作用来传导离子，而GPE主要在溶剂或增塑剂中传导离子。

全固态电解质分为无机固态电解质（ISE），固态高分子电致发光（SPE）和复合高分子电解质（CPE）。它们在室温下为固体，并且离子运动在固态下发生。它们的主要优点是可以完全去除任何液体成分，从而xxx提高了整个设备的安全性。主要限制是与液体同类产品相比离子电导率往往要低得多。

准固态电解质（QSSE）通常与SPE混淆，也称为凝胶聚合物电解质（GPE），但它们具有截然不同的离子传导机理：SPE通过与聚合物链的取代基相互作用来传导离子，而GPE主要在溶剂或增塑剂中传导离子。它们由在含有活性离子的溶剂中溶胀的聚合物网络组成，因此它既具有固体的机械性能，又具有液体的高传输性能。通过使用与SPE相同的聚合物（例如PEO、PAN、PMMA、PVDF-HFP等），已研究了几种具有多种聚合物主体的GPE，但合成后孔隙率增加，从而易于分配低蒸发量像用作增塑剂的碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）。低分子量聚乙二醇（PEG）或其他具有高介电常数的醚或非质子有机溶剂（如二甲亚砜（DMSO）也可以与SPE基质混合。UV和热交联是将GPE直接与电极直接接触以实现完美粘附界面的原位聚合的有用方法。