固態電解質

　　固態電解質與液體有機電解液相比用于鋰電池后具有更大的優勢，例如設計簡單、封裝方便、抗沖擊抗震動性能好、耐溫度和壓力性能好、電化學穩定性和范圍廣、安全性好等。然而，固態電解質的離子導電性相對還較受限制。一般來說，固態電解質可以分為凝膠型聚合物、無溶劑聚合物、無機晶體化合物、無機玻璃態物質等。在無機晶體化合物內部，鋰離子的傳導是因為移動離子在周圍電位的能量有利位點之間跳躍形成的，周圍離子的運動為移動離子提供激活能量以促使其通過晶體結構中的通道。

　　聚合物電解質的離子傳輸機制與無機晶體化合物和液態電解液的傳輸機制不同。在無溶劑的聚合物電解質中，離子遷移率受聚合物主體材料運動的影響。離子僅在聚合物鏈段經歷與玻璃化轉變溫度（Tg）有關的相當大振幅運動時才移動。聚合物電解質在高于玻璃轉變溫度Tg時才表現出快的離子電導率，此時聚合物電解質主要由非晶相構成。因此，低玻璃轉變溫度Tg的聚合物如PEO（Tg-50至-57℃）已成為無溶劑電解質的重要聚合物主體，并且正在研究該聚合物的非晶化作為增加其離子電導率的方式。由于低分子量溶劑在聚合物中的擴散以及聚合物鏈段的運動，凝膠型聚合物電解質表現出比無溶劑電解質更快的離子傳導。

　　以PEO為例，該類聚合物的電解質傳輸機制如上圖所示，通電以后，聚合物中非晶部分的鏈段運動導致Li+的“解絡合—再絡合”過程的反復進行而促使離子實現快速遷移。

　　在半導體工業中開發的基于薄膜技術的固體電解質已經作為固態微電池的關鍵組件被深入研究。由于合成時間長和制造過程中的高溫條件需求，為微電池開發的大多數晶態和玻璃態電解質的成本太高。除了這些缺點之外，用于固態電解質的無機材料通常含有昂貴的金屬，如Ge，Ti，Sc，In，Lu，La和Y等。由于放大和應用大多數固態電解質時遇到的困難，僅凝膠型聚合物電解質在商業上取得成功。