中國(guó)粉體網(wǎng)訊 固態(tài)電池的發(fā)展日益受到關(guān)注，特別是其中的電解質(zhì),，已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)。目前,，電解質(zhì)在固態(tài)電池中的作用類似于隔膜,，通過薄膜形式分隔正負(fù)極。根據(jù)電解質(zhì)的種類,，可分為氧化物,、硫化物、聚合物三種路線,。其中,，氧化物電解質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性好,、電化學(xué)窗口寬,，綜合性能最好，目前發(fā)展速度最快,。
根據(jù)電解質(zhì)晶體結(jié)構(gòu),，氧化物電解質(zhì)可以分為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)型（如LLTO）、石榴石結(jié)構(gòu)型（如LLZO）,、快離子導(dǎo)體型（LISICON,、NASICON）等,。其中，鈣鈦礦型LLTO電解質(zhì)材料的本征離子電導(dǎo)較高,，但穩(wěn)定性相對(duì)較差,；石榴石型LLZO電解質(zhì)離子電導(dǎo)較高，穩(wěn)定性好,，受到廣泛關(guān)注,；鈉快離子導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的LATP的電化學(xué)窗口較高，被認(rèn)為是高電壓固態(tài)電池的理想電解質(zhì),；鋰快離子導(dǎo)體結(jié)構(gòu)電解質(zhì)通過硫代方式得到的LGPS具有接近于液態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率,。
氧化物電解質(zhì)耐受高電壓，分解溫度高,，機(jī)械強(qiáng)度好,，但由于氧化物本身的材料特性，也存在剛性強(qiáng),、易碎等缺點(diǎn),，尤其是電極和電解質(zhì)界面接觸能力較差，造成循環(huán)過程中界面穩(wěn)定性較差,，導(dǎo)致循環(huán)過程中界面阻抗迅速增加,。因此，氧化物固體電解質(zhì)往往需要添加一些聚合物成分并與微量離子液體/高性能鋰鹽-電解質(zhì)混合來(lái)使用,。
目前氧化物固體電解質(zhì)的燒結(jié)路徑主要分為固相和液相兩種方式,。
固相方式主要通過高溫?zé)Y(jié)，具有流程簡(jiǎn)單,、易于大批量合成的優(yōu)點(diǎn),，但存在能耗較高、易于生成第二相的缺點(diǎn),。液相合成固體電解質(zhì)的方法主要為溶膠凝膠法和共沉淀法,。以使用溶膠凝膠法合成LLZO為例，首先將所需前驅(qū)體完全溶解在溶液中,，通過加熱攪拌等方式將溶液凝膠化,，最終在高溫下進(jìn)行煅燒以獲得LLZO。溶膠凝膠法能夠合成粒徑較小的LLZO,，并且所需溫度較固相法更低,，但流程比較復(fù)雜，并且所需原材料的價(jià)格較為昂貴,，難以合成大量LLZO,，因此不適用于產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。此外，激光脈沖沉積,、磁控濺射法等方法也被用來(lái)制備固體電解質(zhì),，但是存在制備路徑復(fù)雜、難以大量制備等問題,。
產(chǎn)業(yè)化方面,，在氧化物固體電解質(zhì)粉體中，LATP,、LLZO以及LLTO已實(shí)現(xiàn)噸級(jí)以上制備,。青島大學(xué)郭向欣團(tuán)隊(duì)在中試線將氧化物固體電解質(zhì)(如LLZO、LATP)粉體應(yīng)用于固液混合電池,，成功組裝出5~12Ah軟包電池,。
綜合來(lái)看，盡管氧化物固體電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性好,、離子電導(dǎo)率高,，但是界面、成本以及電化學(xué)性能等問題阻礙了其作為單一電解質(zhì)的商業(yè)化應(yīng)用,。而氧化物固體電解質(zhì)對(duì)聚合物電解質(zhì)和電解液的穩(wěn)定性較好,，因此，將其與聚合物復(fù)合或制備固液混合電解質(zhì)等方案被行業(yè)廣泛采用,。
針對(duì)固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù),、材料、市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)等方面的問題,，中國(guó)粉體網(wǎng)將于2024年9月5-6日在常州舉辦第六屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會(huì),。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(dòng)車,、儲(chǔ)能、特種應(yīng)用等終端企業(yè)提供信息交流的平臺(tái),，開展產(chǎn)、學(xué),、研合作,，共同推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。屆時(shí),，來(lái)自青島大學(xué)的郭向欣教授將作題為《氧化物固體電解質(zhì)與固態(tài)電池研究進(jìn)展》的報(bào)告,。
專家簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)固態(tài)電解質(zhì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定和發(fā)布。近年主持,、參與國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目,、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和企業(yè)技術(shù)委托項(xiàng)目等10余項(xiàng)。前期研究已在高離子電導(dǎo)固態(tài)電解質(zhì)設(shè)計(jì),、金屬/固態(tài)電解質(zhì)界面微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵領(lǐng)域取得了豐富的學(xué)術(shù)成果,，近五年來(lái)在Naturecommunications,Energy&EnvironmentalScience,ACSEnergyLetters,AdvancedEnergyMaterials,NanoLetters,NanoEnergy等權(quán)威刊物發(fā)表論文60余篇，他引逾2000次,。
參考來(lái)源：
1.陳昕等《當(dāng)前固體電解質(zhì)與固態(tài)電池技術(shù)成熟度分析》
2.中銀國(guó)際《固態(tài)電池系列報(bào)告之二 技術(shù)路線多元發(fā)展,，產(chǎn)業(yè)化落地加速》
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除,！
