中國粉體網(wǎng)訊 近年來,，伴隨新能源汽車及大規(guī)模儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,，國家政策層面對于動力電池能量密度的提升導(dǎo)向愈發(fā)明確——《中國制造 2025》中指出：“到2025年,、2030年,，中國動力電池單體能量密度分別需達(dá)到400,、500W·h/kg”,。然而,，上述指標(biāo)已達(dá)到甚至超出當(dāng)前液態(tài)鋰電池能量密度天花板,，同時液態(tài)電解液易燃、易腐蝕和熱穩(wěn)定性差等特性也會帶來高能量密度下突出的安全問題,。采用固體電解質(zhì)代替液態(tài)電解液的全固態(tài)鋰電池可從根本上解決安全隱患,，且匹配高比容量正極和金屬鋰負(fù)極有望實現(xiàn)更高能量密度。
全固態(tài)鋰電池概述
全固態(tài)鋰電池相比液態(tài)電池最大的區(qū)別就是將液態(tài)電解質(zhì)換成固體電解質(zhì),，同時取消了隔膜部件,。固體電解質(zhì)是全固態(tài)鋰電池的核心部件之一，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電池的電化學(xué)性能以及安全性,。此外,，全固態(tài)鋰電池負(fù)極可以使用鋰金屬取代石墨，與傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池相比可大大提升能量密度,，而且不存在液態(tài)電解液易揮發(fā),、易燃的問題，具有較好的安全性,。
全固態(tài)鋰電池基本組成結(jié)構(gòu)示意圖
固體電解質(zhì)分類
當(dāng)前,，固體電解質(zhì)的研究主要集中在氧化物固體電解質(zhì)、硫化物固體電解質(zhì)和聚合物固體電解質(zhì),。
不同固體電解質(zhì)材料的性能
其中,，氧化物型固體電解質(zhì)和硫化物型固體電解質(zhì)同屬于無機固體電解質(zhì)，氧化物固體電解質(zhì)由氧元素和金屬元素組成,，可以適用更高的電壓,，具有更高的熱穩(wěn)定性，其離子電導(dǎo)率達(dá)1×10-3~1×10–4S/cm,，目前被廣泛應(yīng)用,，但是容易在界面處形成接觸損失，孔隙率在3種類型的固體電解質(zhì)中最大,，因此在生產(chǎn)制造中需要對其共燒結(jié)以改善界面,，生產(chǎn)工藝要求高。
硫化物固體電解質(zhì)由硫元素和金屬元素組成,，具有更高的離子電導(dǎo)率（1×10–2~1×10–4S/cm）以及較低的孔隙率,，界面接觸良好，但是對空氣和水分敏感且生產(chǎn)成本較高,。
聚合物固體電解質(zhì)通常是在聚合物基體中添加鋰鹽組合而成,，表現(xiàn)出適度的離子電導(dǎo)率（1×10–5S/cm），極片孔隙率低界面致密度提高，生產(chǎn)工藝相對簡單但是循環(huán)性能較差,、工作溫度范圍較窄,。
近年來也出現(xiàn)了固體復(fù)合電解質(zhì)，其具有優(yōu)異的機械強度與加工性,，具有廣闊的應(yīng)用前景。
小結(jié)
高能量密度且周期壽命長的鋰離子電池已應(yīng)用于電動汽車,、便攜式電子設(shè)備,、可穿戴產(chǎn)品等各種儲能領(lǐng)域，由于固體電解質(zhì)比液體電解質(zhì)具有廣泛公認(rèn)的安全優(yōu)勢,全固態(tài)電池的商業(yè)應(yīng)用已被廣泛設(shè)想,。理想的固體電解質(zhì)應(yīng)具有與液體電解質(zhì)相當(dāng)?shù)碾x子導(dǎo)電性,、優(yōu)良的安全性、合適的力學(xué)性能和與電極良好的接觸性,。然而,得到一種兼具這些特性的電解質(zhì)卻很難,因此固體電解質(zhì)的研究面臨著各種問題,。要實現(xiàn)固體電解質(zhì)的商業(yè)化利用,必須克服科學(xué)和技術(shù)挑戰(zhàn)。首先,離子電導(dǎo)率仍然是評價固體電解質(zhì)的先決條件,。其次,了解各種電解質(zhì)的共性和個體性,并提出機制,使其背后的科學(xué)現(xiàn)象合理化,指導(dǎo)進(jìn)一步深入的研究,。
針對固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù)、材料,、市場及產(chǎn)業(yè)等方面的問題,，中國粉體網(wǎng)將在昆山舉辦第五屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè),，科研院校,，以及電動車、儲能,、特種應(yīng)用等終端企業(yè)提供信息交流的平臺,，開展產(chǎn)、學(xué),、研合作,，共同推動行業(yè)發(fā)展。屆時,，青島大學(xué)郭向欣教授將作題為《固體電解質(zhì)助力高能量密度高安全鋰電池》的報告,。
專家簡介：
郭向欣，青島大學(xué)教授,，博士生導(dǎo)師,。青島市“高性能固體電解質(zhì)與固態(tài)鋰電池”研究中心和山東省固態(tài)電池工程實驗室主任。入選上海市“浦江人才”,、青島市“創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”,。主要從事于高性能固態(tài)電解質(zhì)研發(fā)與全固態(tài)金屬電池應(yīng)用研究，并參與行業(yè)最早的兩項固態(tài)電解質(zhì)團體標(biāo)準(zhǔn)的制定和發(fā)布。近年主持,、參與國家自然科學(xué)基金重點項目,、國家重點研發(fā)計劃和企業(yè)技術(shù)委托項目等10余項。前期研究已在高離子電導(dǎo)固態(tài)電解質(zhì)設(shè)計,、金屬/固態(tài)電解質(zhì)界面微結(jié)構(gòu)設(shè)計等關(guān)鍵領(lǐng)域取得了豐富的學(xué)術(shù)成果,，近五年來在Nature communications, Energy & Environmental Science, ACS Energy Letters, Advanced Energy Materials, Nano Letters, Nano Energy等權(quán)威刊物發(fā)表論文60余篇，他引逾2000次,。
參考來源：
1.郭向欣等.全固態(tài)鋰電池?zé)岚踩匝芯窟M(jìn)展
2.王春梅等.新型鋰離子固體電解質(zhì)應(yīng)用進(jìn)展
3.鐘顏至等.鋰電池固體電解質(zhì)合成方法,、化學(xué)穩(wěn)定性及離子電導(dǎo)率綜述
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）
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