固态电池的电解质都有什么？

一、无机固态电解质（Inorganic Solid Electrolyte, ISE）

1. 氧化物基固态电解质

• 核心品类：锂镧锆氧（LLZO，如 Li₇La₃Zr₂O₁₂）、锂镧钛氧（LLTO）、锂铝钛磷氧（LATP）、锂镓钛磷氧（LAGP）

• 关键特性：室温离子电导率可达 10⁻⁴~10⁻³ S/cm，电化学窗口宽（LLZO 可达 6V 以上），空气稳定性好，与正极材料兼容性强；缺点是与金属锂负极接触界面阻抗较高，需做界面修饰。

• 应用：主流的全固态电池研发首选，适配高镍三元、富锰铁锂等高压正极。

2. 硫化物基固态电解质

• 核心品类：Li₇P₃S₁₁（LPS）、Li₆PS₅Cl（LPSC）、Li₁₀GeP₂S₁₂（LGPS）、硫化物玻璃 / 玻璃陶瓷

• 关键特性：室温离子电导率是无机电解质中最高的，LGPS 可达 10⁻² S/cm（接近液态电解液），与金属锂负极界面接触性好，界面阻抗低，柔韧性优于氧化物；缺点是化学稳定性差，遇水 / 空气会释放 H₂S 有毒气体，电化学窗口较窄（约 4V），与高压正极兼容性弱，生产需无水无氧环境。

• 应用：半固态电池的主流电解质，部分全固态电池路线也在通过包覆改性提升其高压兼容性。

3. 卤化物基固态电解质

• 核心品类：锂卤化物（LiCl、LiBr）、卤化物钙钛矿（如 Li₃InCl₆、Li₂ZrCl₆）、锂钇氯氧（LYCO）

• 关键特性：室温离子电导率 10⁻⁴~10⁻³ S/cm，电化学窗口宽（可达 5V 以上），与高压正极（如 NCM811、钴酸锂）兼容性极佳，空气稳定性优于硫化物；缺点是部分品类与金属锂负极反应，机械强度略低，成本较高。

• 应用：高压高能量密度全固态电池的新兴方向，弥补硫化物高压短板。

二、有机固态电解质（Organic Solid Electrolyte, OSE）

1. 聚醚基聚合物电解质

• 核心品类：聚环氧乙烷（PEO）基电解质（PEO + 锂盐，如 LiTFSI、LiPF₆）

• 关键特性：室温离子电导率极低（仅 10⁻⁸~10⁻⁶ S/cm），60℃以上可提升至 10⁻⁴ S/cm，与金属锂负极兼容性好，无漏液、阻燃性优；缺点是高温下易结晶，机械强度低，易被锂枝晶穿刺。

• 应用：低温性能要求低的软包半固态电池，或作为复合电解质的聚合物基体。

2. 非聚醚基聚合物电解质

• 核心品类：聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚偏氟乙烯（PVDF）、离子液体聚合物

• 关键特性：室温离子电导率优于 PEO，电化学窗口宽，热稳定性好；缺点是与金属锂负极的界面相容性较差，部分品类机械强度不足。

• 应用：改性聚醚基电解质的添加剂，或高端定制化固态电池。

三、复合固态电解质（Composite Solid Electrolyte, CSE）

1. 无机 - 聚合物复合电解质

• 核心结构：聚合物基体（PEO、PVDF 等）+ 无机填料（LLZO、LPSC、Al₂O₃、SiO₂等）

• 关键特性：室温离子电导率可达 10⁻⁴~10⁻³ S/cm，机械强度远高于纯有机电解质，能抑制锂枝晶，界面阻抗低，可采用涂覆、流延等传统电池工艺加工，生产兼容性强；缺点是离子电导率略低于纯无机电解质。

• 应用：半固态电池的主流电解质，也是车企短期量产的核心方向（如宁德时代麒麟电池、比亚迪刀片电池的半固态版本）。

2. 其他复合体系

• 无机 - 无机复合：如 LLZO+LPSC，弥补单一无机电解质的界面 / 稳定性短板；

• 有机 - 有机复合：如 PEO + 离子液体，提升纯有机电解质的离子电导率和热稳定性。

三类固态电解质核心性能对比

补充：固态电解质的核心研发趋势

1. 高离子电导率：通过掺杂（如 LLZO 中掺杂 Al³⁺、Ga³⁺）、玻璃陶瓷化提升室温离子电导率；

2. 界面改性：通过包覆（如正极包覆 LiNbO₃、负极包覆 Li₃N）降低电解质与电极的界面阻抗；

3. 低成本化：减少稀贵金属（如 Ge、Ga）使用，开发无锗硫化物、低镧氧化物；

4. 工艺兼容：研发可涂覆、可卷绕的电解质膜，适配传统锂电池的卷绕 / 叠片工艺。