鋰離子電池由于其高比能量已經在便攜式電子設備、電動汽車等領域有廣泛的商業(yè)應用。然而，對于更大規(guī)模能源存儲而言，目前基于有機電解液的商業(yè)化鋰離子電池的安全性能難以滿足要求。近幾十年以來，科學家在提升基于有機電解液可充電鋰離子電池方面做出來巨大努力，然而目前所開發(fā)的有機電解液，在電化學穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性方面存在較大的局限性。鑒于此，研究人員提出了采用無機固態(tài)電解質代替液態(tài)電解液以最終解決安全隱患問題。

界面穩(wěn)定性是影響固態(tài)鋰電池化學性能的重要因素之一，在以硫化物材料為電解質的全固態(tài)鋰電池中，雖然硫化物固體電解質的鋰離子電導率已達到液態(tài)電解液的水平，但是電池的容量仍然不高，循環(huán)和倍率性能遠低于傳統(tǒng)有機電解液電池，研究人員深入研究后發(fā)現，決定電池容量和高倍率性能的最關鍵的因素是正極/硫化物固體電解質的界面。

針對硫化物固體電解質和各類正極材料間存在的各種問題，研究者提出了多種策略來改善界面穩(wěn)定性。

電解質改性

因固體電解質和正極材料直接接觸，可以通過調整固體電解質的組成來改善穩(wěn)定性，從而有效地抑制空間電荷層以及界面反應的發(fā)生。固體電解質除了應該具有高離子導電率、低電子導電率，還應該與正極材料具有相近的化學勢與較小的失配度等特點。提高硫化物固體電解質穩(wěn)定性最常用的策略是采用氧部分代替硫，因為氧離子與氧化物正極的晶格失配度較低，此外氧化物的電化學穩(wěn)定性較高，用氧部分代替硫可以抑制氧從氧化物正極進入硫化物電解質，因此氧摻雜可以大大抑制硫化物基固態(tài)電池的界面反應。

球磨法

球磨法是目前最常用的混合電解質和正極材料的方法。目前許多研究表明通過合理地參數控制，球磨法可以有效降低活性物質和固體電解質間的界面阻抗。球磨過程中原材料會經歷混合、粉化、非晶化以及固相反應過程，最終形成均質復合正極。高能球磨的發(fā)展也極大地促進了非晶態(tài)硫化物固體電解質的制備，非晶態(tài)電解質由于其本身質地較軟可以有效降低固態(tài)電池中的晶界阻抗。球磨可以促進固體電解質和活性物質表面發(fā)生有限的固相反應，形成中間相緩沖層，可以很好的抑制空間電荷層或界面反應。

界面處形成人造電解質膜

在優(yōu)化電解質的基礎上，制備人工固體電解質膜也可以有效地抑制負極界面反應和枝晶生長。人工固體電解質膜可以避免高活性金屬鋰與固體電解質直接接觸，從而避免在界面發(fā)生的不良副反應。

全固態(tài)鋰電池由于其在安全性能和能量密度方面的巨大潛力，吸引了各國研究者和產業(yè)界的廣泛關注。得益于離子電導率方面的巨大突破，基于硫化物固體電解質的全固態(tài)電池被認為是最有前途的下一代儲能器件之一。但是還有很多問題亟待解決，電介質的優(yōu)化、正極材料探索、正極/電解質界面、負極/電解質界面等，將這些問題一一解決，固態(tài)電池在儲能領域大放異彩的時間也就到了。

參考資料：

李利，陳林等.硫化物固態(tài)電解質的研究進展及產業(yè)應用

吳敬華，姚霞銀.基于硫化物固體電解質全固態(tài)鋰電池界面特性研究進展

中國粉體網.

（中國粉體網編輯整理/星屑）

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