中國粉體網訊 基于硫化物固體電解質的全固態(tài)鋰電池可以克服當前鋰離子電池能量密度低和安全性問題,，是最具前景的下一代能量存儲與轉化器件,。然而，這類電池的實際應用受限于諸多問題,，其中,，硫化物固態(tài)電解質與電極之間的界面問題尤其突出，限制了其性能,。
硫化物全固態(tài)電池的界面問題
由于電極和固態(tài)電解質之間的不穩(wěn)定性,，硫化物全固態(tài)電池面臨著一系列問題，包括空間電荷層（SCL）,、界面副反應和機械不穩(wěn)定性,。
空間電荷層
空間電荷層通常形成在氧化物正極|硫化物電解質界面，氧化物正極與硫化物固態(tài)電解質具有不同的離子濃度和勢能導致兩者接觸時鋰離子會自發(fā)地向正極遷移,，而鋰離子在正極側與電子結合,，使得電解質表面的鋰離子持續(xù)向正極側遷移，從而形成空間電荷層,，顯著增加了Li+擴散的活化能和界面阻抗,，阻礙了Li+在界面上的擴散和遷移。
界面副反應
由于硫化物固態(tài)電解質電化學窗口較窄,，容易在正極界面被氧化,，在負極界面被還原，生成離子電導率低的中間層,，增加界面阻抗,，并產生SO2等氣體。此外,，在負極側形成具有混合離子和電子導電性的界面時,，會在循環(huán)過程中使SE持續(xù)分解，導致電池容量和功率性能快速退化,。
機械不穩(wěn)定性
由于硫化物電解質的剛性,，不可避免地發(fā)生活性材料和電解質界面接觸失效，失效處局部電流密度較高,，引起較大的局部應變,，導致接觸失效的擴散,。
硫化物固態(tài)電解質中正/負極的界面問題的示意圖
硫化物全固態(tài)電池的界面改性
正極側的主要解決方案為界面包覆。理想的包覆層應與正極和電解質具有化學,、電化學穩(wěn)定性,，離子導電且電子絕緣，機械穩(wěn)定性,，且能實現(xiàn)薄且均勻的包覆,。
對于負極側，界面緩沖層是抑制界面副反應的主要措施,。此外,，尋找合適的電極材料和電解質也是有效的方案。然而,，目前負極側界面副反應的研究大多集中在鋰金屬負極,，Li嵌入式或合金負極（如石墨和Si基負極）中界面副反應的研究相對較少，相關的解決方案有待進一步深入研究,。
針對固態(tài)電池相關的技術,、材料、市場及產業(yè)等方面的問題,，中國粉體網將于2025年3月18-19日在安徽·蚌埠舉辦2025全固態(tài)電池技術交流大會暨第一屆干法電極技術研討會,。為致力于固態(tài)電池技術開發(fā)的企業(yè)，科研院校,，以及新能源汽車,、儲能、消費電子等終端企業(yè)提供信息交流的平臺,，開展產,、學、研合作,，助推固態(tài)電池產業(yè)化發(fā)展,。屆時，來自哈爾濱工業(yè)大學（深圳）的李德平副教授將作題為《硫化物全固態(tài)電池界面改性研究》的報告,。
目前,，全固態(tài)電池已成為高能量密度電化學儲能器件最具前景的選擇之一。然而,，全固態(tài)電池中的固-固界面接觸差,、界面副反應嚴重以及動力學遲滯等問題嚴重阻礙其進一步發(fā)展。本報告將介紹硫化物全固態(tài)電池的界面問題來源及改性思路,，重點關注高比容量硅基負極材料和高電位富鋰錳/高鎳正極材料,，具體內容包括：1）通過在硅基負極材料表面構筑Li-Al-O快離子導體，提升其在硫化物全固態(tài)電池中的界面穩(wěn)定性及離子輸運動力學,；2）通過在高鎳/富鋰錳正極材料表面進行“快離子導體表面包覆+近表面體相摻雜”協(xié)同優(yōu)化改性,，有效解決高電壓正極在全固態(tài)體系中的動力學遲緩問題和界面副反應問題,。上述研究成果為闡明全固態(tài)電池失效機制和探索優(yōu)化改性策略提供了可借鑒思路。
專家簡介：
李德平,，山東淄博人,，哈爾濱工業(yè)大學（深圳）副教授、博士生導師,，入選哈工大“青年拔尖人才選聘計劃”,，深圳市高層次人才，哈工大（深圳）-美尼固態(tài)電池聯(lián)合實驗室副主任,，主要從事新型二次電池關鍵材料研制與器件開發(fā),。迄今以第一/通訊作者身份發(fā)表SCI論文50余篇,，累計引用4000余次（h-index=35）,，發(fā)表于Chemical Society Reviews(1)、Energy & Environmental Science(2),、Advanced Materials(1),、Advanced Energy Materials(3)、Advanced Functional Materials(2),、Energy Storage Materials(4),、Science Bulletin(2)、 eScience (1)等期刊,。已申請國家發(fā)明專利30余項,。擔任《Advanced Powder Materials》(IF=28.6) 特聘編委，《eScience》(IF=42.9),、《Rare Metals》(IF=9.6),、Carbon Neutralization》(ESCI收錄)等科技期刊青年編委。
參考來源：
1.eTran交通電動化《歐陽明高院士團隊|硫化物全固態(tài)電池的挑戰(zhàn)和機遇：材料,、界面,、電極、電芯與規(guī)模制造》
2.張欣怡《硫化物電解質界面改性及全固態(tài)電池性能研究》
（中國粉體網編輯整理/喬木）
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