中國(guó)粉體網(wǎng)訊  2023年9月26日，由中國(guó)粉體網(wǎng)旗下粉體公開(kāi)課平臺(tái)主辦的“2023高性能固態(tài)電解質(zhì)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)”成功舉辦,！本屆研討會(huì)著重探討目前固態(tài)電解質(zhì)的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展,，來(lái)自中南大學(xué)的劉洪濤教授、上海大學(xué)的馮吳亮副研究員及上海交通大學(xué)的萬(wàn)佳雨副教授分享了精彩的報(bào)告,。

中南大學(xué)的劉洪濤教授作題為《單鋰離子導(dǎo)電聚合物固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)》報(bào)告

與常見(jiàn)的雙離子導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)不同,，單鋰離子導(dǎo)電聚合物（SLCP）電解質(zhì)是通過(guò)引入特殊基團(tuán)，將陰離子束縛固定以限制其遷移,，從而實(shí)現(xiàn)由鋰離子遷移為主的導(dǎo)電機(jī)制,，其鋰離子遷移數(shù)通常高于0.5，理論上可以達(dá)到1,。高的鋰離子遷移數(shù)會(huì)大幅度降低濃差極化，抑制鋰枝晶的生長(zhǎng),，提升固態(tài)電池的充放電循環(huán)性能,。SLCP固態(tài)電解質(zhì)既可以解決界面問(wèn)題又可以解決鋰枝晶問(wèn)題,。

首先劉洪濤教授總結(jié)了近年來(lái)SLCP固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)策略,，包含聚合物骨架型,、無(wú)機(jī)骨架型和陰離子受體型,。

隨后劉洪濤教授列舉了構(gòu)建SLCP固態(tài)電解質(zhì)的幾種陰離子結(jié)構(gòu)基團(tuán)及其優(yōu)缺點(diǎn)：

接著劉洪濤教授介紹了典型SLCP固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)狀況,，并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)：

最后劉洪濤教授對(duì)SLCP固態(tài)電解質(zhì)未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行了展望：

就研討會(huì)中提出的問(wèn)題,，劉洪濤教授作出回答

1.剛才在報(bào)告中您說(shuō)固態(tài)電池具有高的安全性,，為什么實(shí)際上固態(tài)電池也會(huì)存在安全性問(wèn)題呢,？

答：安全性是相對(duì)普通鋰離子電池來(lái)說(shuō),，常見(jiàn)的鋰離子電池一般是用的有機(jī)溶劑電解質(zhì),，具有可燃性，在使用過(guò)程中,，電解質(zhì)燃燒后會(huì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),，體積發(fā)生膨脹,，從而發(fā)生爆炸；固態(tài)電池的電解質(zhì)具有不可燃性，固態(tài)電解質(zhì)在刺穿電池后會(huì)導(dǎo)致電池失效,，并不會(huì)發(fā)生其他安全性問(wèn)題,。

2.目前全球固態(tài)電池處于高速研發(fā)階段,，您覺(jué)得使用單鋰離子導(dǎo)電聚合物固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池,，在未來(lái)逐步取代傳統(tǒng)液態(tài)電池的可能性高嗎,？

答：?jiǎn)武囯x子導(dǎo)電聚合物固態(tài)電解質(zhì)成本比較高,，10年之內(nèi)應(yīng)用到固態(tài)電池的可能性不高，并且目前其電導(dǎo)率還未達(dá)到應(yīng)用要求,，需要繼續(xù)進(jìn)行研發(fā),。

上海大學(xué)的馮吳亮副研究員作題為《高力-化-電-熱穩(wěn)定性固體電解質(zhì)的研究與應(yīng)用》報(bào)告

界面穩(wěn)定性既是固態(tài)電池的核心基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，亦是重要的技術(shù)及工程問(wèn)題,。通過(guò)制備高力學(xué),、化學(xué)、電化學(xué)以及熱穩(wěn)定性的固體電解質(zhì)以穩(wěn)定界面體系,，是實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池成功應(yīng)用的關(guān)鍵,。

馮吳亮副研究員首先從器件角度入手,，深入探討上述四類(lèi)穩(wěn)定性的決定因素,，及其相互作用的基本規(guī)律，為固態(tài)電池基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題研究提出新見(jiàn)解。

從材料角度入手，馮吳亮副研究員探討了固態(tài)電池的主要技術(shù)及工程問(wèn)題，為固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化提供新思路。

就研討會(huì)中提出的問(wèn)題,，馮吳亮副研究員作出回答

1.您認(rèn)為哪種電解質(zhì)最有可能在工業(yè)上大規(guī)模量產(chǎn)？

答：2030年以前固液混合電解質(zhì)為主，單純的聚合物電解質(zhì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),，未來(lái)硫化物固態(tài)電解質(zhì)中的LBS固態(tài)電解質(zhì)和氧硫固態(tài)電解質(zhì)可能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),。

上海交通大學(xué)的萬(wàn)佳雨副教授作題為《面向高性能全固態(tài)電池的新型固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)與合成》報(bào)告

全固態(tài)鋰金屬電池可通過(guò)使用不燃的固態(tài)電解質(zhì)替代易燃的有機(jī)電解液、以及高能量密度的鋰金屬負(fù)極來(lái)解決電池安全問(wèn)題，有望進(jìn)一步提高鋰電池的能量密度,。然而,，為避免電池短路，文獻(xiàn)中大多數(shù)的固態(tài)電解質(zhì)厚度大于100微米，導(dǎo)致電池能量密度偏低。此外,，復(fù)合基的固態(tài)電解質(zhì)通常仍易燃,，導(dǎo)致基于此的固態(tài)電池安全問(wèn)題仍未解決,。

萬(wàn)佳雨副教授從能量密集型電池用超薄固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)與制備和高性能電池用新型固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)與合成兩個(gè)方面做出了探討,。

萬(wàn)佳雨副教授首先介紹了能量密集型電池用超薄固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)與制備,。

超薄聚合物復(fù)合材料固態(tài)電解質(zhì)

超薄可擴(kuò)展復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)

超薄,、可擴(kuò)展、阻燃復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)

3D Li與超薄固態(tài)電解質(zhì)

通過(guò)新型固態(tài)電解質(zhì)材料,、結(jié)構(gòu),、和界面的研究，展示厚度可低至5微米,，且具有熱穩(wěn)定性,、不易燃性和高機(jī)械強(qiáng)度，抵抗鋰枝晶刺穿效果好,。

萬(wàn)佳雨副教授接著介紹了高性能電池用新型固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)與合成,。

寬電化學(xué)穩(wěn)定窗口、高臨界電導(dǎo)密度的LBS固態(tài)電解質(zhì)

NASICON結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)的超快合成

超快電池陰極回收

最后萬(wàn)佳雨副教授做了總結(jié),，表示將通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和超快合成,、實(shí)現(xiàn)超薄型固體電解質(zhì)的必要性和指導(dǎo)原則、對(duì)鋰金屬進(jìn)行三維設(shè)計(jì)等手段,，加速新型高性能固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)，做出全新的鋰金屬電池,。

就研討會(huì)中提出的問(wèn)題,，萬(wàn)佳雨副教授作出回答

1.您認(rèn)為未來(lái)鋰電池固態(tài)電解質(zhì)的重點(diǎn)研究方向在哪方面？

答：超高離子電導(dǎo)率,、高化學(xué)穩(wěn)定性等,。

2.電解質(zhì)本身離子電導(dǎo)率還有界面相容性哪一個(gè)方面對(duì)固態(tài)電池性能的影響程度更大呢？

都很重要,，界面相容性包括化學(xué)穩(wěn)定性,、電化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性等,，若電解質(zhì)離子電導(dǎo)率高但是界面相容性差,，那么此電解質(zhì)同樣不能使用。