中國粉體網(wǎng)訊  硫化物全固態(tài)鋰離子電池憑借高能量、快速充放電、低溫性能好以及高安全性、長壽命等優(yōu)點，開創(chuàng)性地解決了液態(tài)鋰電池存在的能量密度低、易燃、易爆等一系列問題，成為一項顛覆性前沿科技。硫化物固體電解質(zhì)具有電位窗寬、電壓高；輸率為1（液體為0.5），傳輸速率快； 無溶媒核，擴散速度快； 界面副反應(yīng)少；高溫下（60℃）不氧化、低溫下不凝固等優(yōu)勢，使硫化物全固態(tài)鋰電池同時兼有高能量密度和高倍率性能，是電動汽車電源的最佳選擇，世界眾多車企紛紛投入硫化物全固態(tài)鋰電池的研發(fā)，并發(fā)布了量產(chǎn)計劃。

青島能源所武建飛研究員帶領(lǐng)的先進儲能材料與技術(shù)研究組，堅持關(guān)鍵材料與工藝技術(shù)研發(fā)為一體，深耕硫化物全固態(tài)鋰離子電池領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)問題和電池規(guī)�；�制備技術(shù)，近年來取得了一系列突破性進展。

硫化物全固態(tài)鋰離子電池的關(guān)鍵核心材料是硫化物電解質(zhì)，目前已報道的硫化物電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率達到了10^-3~10^-2 S cm-1，能夠與商品化鋰離子電池所用有機電解液的離子電導(dǎo)率相媲美。多年來，團隊致力于開發(fā)高性能硫化物固體電解質(zhì)（Journal of Alloys and Compounds；專利202110579229.5)，利用高通量計算方法，開發(fā)出高電導(dǎo)率的硫化物固體電解質(zhì)，其室溫離子電導(dǎo)率均達到國際水平。并且已建立硫化物固體電解質(zhì)中試生產(chǎn)線，具備公斤級批量制備能力。

在此基礎(chǔ)上，針對硫化物電解質(zhì)空氣穩(wěn)定性的研究，近期又取得關(guān)鍵性進展，相關(guān)成果發(fā)表在ChemElectroChem，通過軟酸Sb⁵⁺和硬堿O^2-對Li₁₀SnP₂S₁₂電解質(zhì)進行雙摻雜，一方面束縛了S^2-從晶格中逃逸，避免生成H₂S；另一方面增強了P-S鍵的強度，抑制了電解質(zhì)在高電位下氧化為P₂S₅和S。在-10℃露點下，空氣穩(wěn)定性較Li₆PS₅Cl提高近20倍，從而獲得了兼具高離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性優(yōu)異的硫化物電解質(zhì)材料。

　　圖1 空氣穩(wěn)定硫化物電解質(zhì)

為了突破硫化物全固態(tài)軟包鋰電池工業(yè)化制備的技術(shù)瓶頸，團隊自主創(chuàng)新了多項關(guān)鍵技術(shù)：制備出厚度低于20μm的超薄電解質(zhì)膜技術(shù)；開發(fā)高穩(wěn)定性電極包覆技術(shù)；構(gòu)建了穩(wěn)定的電極/電解質(zhì)界面技術(shù)；勻漿、涂布、電極成型等技術(shù)；成功開發(fā)出具有優(yōu)異倍率和低溫性能的軟包電池（10C（6min）倍率下充電，容量達到63.5%，-40℃下放電容量達31%）；率先突破全固態(tài)軟包鋰電池循環(huán)壽命差的技術(shù)難點，成功開發(fā)出長循環(huán)壽命的全固態(tài)軟包鋰電池，循環(huán)850次，容量保持率為94%。

　圖2 硫化物全固態(tài)鋰電池電化學(xué)性能

團隊完成了實驗室技術(shù)制造，已建立一條全固態(tài)軟包電池實驗室生產(chǎn)線，探索出硫化物全固態(tài)電池生產(chǎn)模式，為推動高性能、低成本、大容量、高安全硫化物全固態(tài)軟包電池的工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）

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