【會議報告】新型固態電解質及其全固態電池

固態電池憑借高能量密度和高安全性兩大顯著優勢，成為下一代高性能鋰電池。其核心在于采用固態電解質取代傳統液態電池的電解液和隔膜。理想的固態電解質材料應該擁有高離子電導率，界面阻抗低、結構穩定安全性高、機械強度高、價格低廉等特點。

固態電池的技術路線主要由不同的固態電解質進行區分，固態電解質主要劃分為聚合物、氧化物、硫化物三大技術路線。其中，硫化物固態電解質由于具有良好的加工性能以及極高的離子電導率，被認為是全固態鋰電池中的有利競爭者。與氧化物固態電解質相比，硫化物固態電解質合成溫度較低，楊氏模量低，更易加工和致密化，與正負極材料的界面接觸性更好，粉末冷壓成片后便能獲得極高的離子電導率）。

按照結晶形態，硫化物固態電解質可分為玻璃態、玻璃陶瓷態和晶態三類，其中前兩類離子電導率率相對較低，而晶態硫化物電解質離子電導率較高。在晶態的硫化物固態電解質中，LGPS型（如Li₁₀GeP₂S₁₂）綜合性能較高，但由于加入Ge元素，生產成本較高；LPSCl型（如Li₆PS₅Cl）具備成本優勢，且工藝成熟度較高，為目前主流選擇。

硫化物固態電解質可采用固相法或液相法進行合成。其中，固相法以高能球磨后熱處理的方法為主，球磨過程中原材料的化學鍵被打斷，實現原子級別的混合，因此制備的材料可實現較高的離子電導率。

液相法通過將材料放入極性有機溶劑中攪拌，之后對溶劑蒸干、熱處理得到固態電解質，可減少生產成本。但由于Li₂S、P₂S₅等原料較難溶解，往往需要較長反應時間來得到沉淀；并且所得沉淀為含有溶劑分子的結晶物，在熱處理過程中溶劑揮發及結晶溶劑分子的分解逸出，會在電解質顆粒內部產生多孔結構，從而降低離子電導率。

空氣穩定性和電化學穩定性是制約硫化物固態電解質規模應用的瓶頸。如合成硫化物電解質的原材料Li₂S和P₂S₅，均存在空氣穩定性較差的問題，需要在充滿惰性氣體、無水無氧的環境中生產，設備要求大幅提升。此外，生產過程中將產生有毒的硫化氫，必須進行回收處理，以防止泄漏造成安全風險。

提升硫化物固態電解質穩定性是眾多研究團隊關注的重點。然而，增強空氣穩定性往往會犧牲其他性能，如離子傳導率。目前，硫化物固態電解質仍面臨諸多挑戰。未來，穩定性研究可能會與硫化物電解質薄膜制造工藝相結合，尋求硫化物固態電解質與高分子粘結劑或其他添加劑更佳的融合方式，或成為新的研究方向。

針對固態電池產業化發展現狀，中國粉體網聯合合源鋰創、江蘇省企業發展工程協會將于2025年9月23-24日在江蘇· 蘇州舉辦第七屆高比能固態電池關鍵材料技術大會。為致力于固態電池技術開發的企業，科研院校，以及新能源汽車、儲能、消費電子等終端企業提供信息交流的平臺，開展產、學、研合作。屆時，來自安徽大學的朱凌云教授將作題為《新型固態電解質及其全固態電池》的報告。

專家簡介：

朱凌云，現為安徽大學材料科學與工程學院教授，海外引進國家級專家，享受國務院政府特殊津貼。主要從事全固態鋰離子電池材料及其薄膜合成制備研究工作。主持和參與了國家和省部級電池材料相關科研項目20余項，申請發明專利40余件，在固態電解質和電池材料方面獲授權專利15件。近年來在全固態電池三元正極表面包覆、硫化物固態電解質合成及負極枝晶研究方面成果明顯，在 Nature Communications, AEM, ACS Energy lett., Energy & Environmental Science等期刊發表高水平研究論文二十多篇。

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