【會(huì)議報(bào)告】硫化物薄膜及全固態(tài)電池

硫化物固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率高，并且電化學(xué)穩(wěn)定窗口較寬，且兼具強(qiáng)度和加工性能、界面相容性好，是理論上最佳的固態(tài)電解質(zhì)材料，被認(rèn)為是未來固態(tài)電池最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)路線。

然而，硫化物電解質(zhì)剛度小，楊氏模量約為20GPa，實(shí)際使用需要在壓力（300MPa）下形成較厚（約1000μm）的電解質(zhì)層。此外，為實(shí)現(xiàn)正極活性物質(zhì)粉體與固態(tài)電解質(zhì)的充分接觸，降低電極材料/電解質(zhì)界面阻抗，還需要將正極材料與大量的硫化物電解質(zhì)充分混合，制備正極復(fù)合電極。電解質(zhì)層和復(fù)合正極中硫化物固態(tài)電解質(zhì)的大量使用，使得全固態(tài)電池的實(shí)際比能量遠(yuǎn)低于理論值，制約了其實(shí)際應(yīng)用。

為減少電解質(zhì)用量、提升固態(tài)電池的實(shí)際比能量，文獻(xiàn)中一般采用聚合物粘結(jié)劑制備硫化物電解質(zhì)薄膜，提升電解質(zhì)層機(jī)械強(qiáng)度。硫化物電解質(zhì)薄膜的制備方法主要有漿料涂布法和干粉輥壓法。 

漿料涂布法可以利用現(xiàn)有的鋰離子電池工藝設(shè)備，但溶劑與電解質(zhì)之間可能存在副反應(yīng)，且固態(tài)電解質(zhì)溶解再析出后離子電導(dǎo)率大幅度下降達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)。

干粉輥壓法不需要使用溶劑，避免了溶劑與硫化物電解質(zhì)之間的副反應(yīng)以及由此過程導(dǎo)致的離子電導(dǎo)率降低。干法制備一般采用熱壓法，例如將聚四氟乙烯（PTFE）或聚環(huán)氧乙烷（PEO）與硫化物電解質(zhì)熱壓成復(fù)合電解質(zhì)膜。熱壓操作不僅需要專用熱輥壓裝置，而且有一定的能耗。

目前，主要基于PTFE粘結(jié)劑成纖化的主流無溶劑工藝存在粘結(jié)性不佳、機(jī)械性能差、界面電化學(xué)不穩(wěn)定等劣勢(shì)。

此前，安徽大學(xué)朱凌云教授在接受中國粉體網(wǎng)采訪時(shí)表示，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定性研究可能會(huì)結(jié)合在硫化物電解質(zhì)薄膜的制造工藝中，在電解質(zhì)薄膜的生產(chǎn)過程中要求硫化物固態(tài)電解質(zhì)與高分子粘結(jié)劑或者是其他添加劑能夠更好的相互吻合可能是更好的一個(gè)方向。

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，中國粉體網(wǎng)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(shù)交流大會(huì)暨第一屆干法電極技術(shù)研討會(huì)。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè)，科研院校，以及新能源汽車、儲(chǔ)能、消費(fèi)電子等終端企業(yè)提供信息交流的平臺(tái)，開展產(chǎn)、學(xué)、研合作，助推固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。屆時(shí)，安徽大學(xué)朱凌云教授將作題為《硫化物薄膜及全固態(tài)電池》的報(bào)告。

專家簡介：

朱凌云，現(xiàn)為安徽大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，海外引進(jìn)國家級(jí)專家，享受國務(wù)院政府特殊津貼。主要從事全固態(tài)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(jí)電池材料相關(guān)科研項(xiàng)目20余項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專利40余件，在固態(tài)電解質(zhì)和電池材料方面獲授權(quán)專利15件。近年來在全固態(tài)電池三元正極表面包覆、硫化物固態(tài)電解質(zhì)合成及負(fù)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(fā)表高水平研究論文二十多篇。

參考來源：

胡文等.硫化物固態(tài)電解質(zhì)薄膜的室溫干法制備和全固態(tài)電池性能

硫化物全固態(tài)電池關(guān)鍵材料發(fā)展方向——專訪安徽大學(xué)朱凌云教授.粉體網(wǎng)

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