中國(guó)粉體網(wǎng)訊 全固態(tài)電池因其高能量密度、高安全性和長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)勢(shì)被視為下一代電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵發(fā)展方向。固態(tài)電解質(zhì)作為全固態(tài)電池的重要組成部分，其離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能等直接影響全固態(tài)電池的綜合性能。
目前常見(jiàn)的固體電解質(zhì)主要包括氧化物固體電解質(zhì)和硫化物固體電解質(zhì)，然而這兩類固體電解質(zhì)均未能表現(xiàn)出整體優(yōu)異的綜合性能。氧化物電解質(zhì)具有高電化學(xué)穩(wěn)定性，但與金屬鋰的潤(rùn)濕性差，導(dǎo)致界面阻抗大；硫化物電解質(zhì)雖然具有高鋰離子電導(dǎo)率，但其本征電化學(xué)穩(wěn)定性較差且容易與空氣發(fā)生反應(yīng)釋放有毒的硫化氫氣體。
近年來(lái)，新興的鹵化物固態(tài)電解質(zhì)因其高離子電導(dǎo)率、高壓正極良好相容性和優(yōu)異機(jī)械變形性等突出優(yōu)點(diǎn)，能夠同時(shí)克服氧化物電解質(zhì)的界面接觸差以及硫化物電解質(zhì)電化學(xué)窗口窄等缺陷，已成為全固態(tài)電池領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。
硫化物、氧化物和鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的性能對(duì)比圖
鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)iaMXb（M為金屬元素，X=F、Cl、Br、I）。根據(jù)M元素的不同，鹵化物固態(tài)電解質(zhì)可分為三類：具有第3族金屬元素（M=Sc、Y、La-Lu）的鹵化物電解質(zhì)；具有第13族金屬（M=Al、Ga、In）的鹵化物電解質(zhì)；其他含二價(jià)金屬元素（M=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co等）的鹵化物電解質(zhì)。目前常見(jiàn)鹵化物電解質(zhì)有三類：Lia-M-Cl6、Lia-M-Cl4及Lia-M-Cl8類鹵化物，前兩類的離子電導(dǎo)率可達(dá)到10-3S/cm。
鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的合成方法分為固相合成法、液相合成法、氣相合成法。
固相合成法是最早和最普遍使用的鹵化物固體電解質(zhì)合成方法，又細(xì)分為機(jī)械化學(xué)球磨法、機(jī)械球磨后退火法以及固態(tài)燒結(jié)法。機(jī)械化學(xué)球磨法通過(guò)用研磨球高速研磨原材料制得鹵化物固態(tài)電解質(zhì)，機(jī)械球磨后退火法和固態(tài)燒結(jié)法則是在球磨法的基礎(chǔ)上分別增加了退火和熱燒結(jié)的步驟。
液相合成法可分為水介質(zhì)合成法和銨輔助合成法。水介質(zhì)合成法首先在水溶劑中反應(yīng)生成中間水合物，然后在真空中進(jìn)行熱處理除去水分子。
化學(xué)氣相法可分為熱蒸發(fā)法和氣相沉淀法。熱蒸發(fā)法直接在高真空環(huán)境中熱蒸發(fā)前驅(qū)體材料制得鹵化物固態(tài)電解質(zhì)。
不過(guò)，鹵化物電解質(zhì)在不同溫度下易發(fā)生相轉(zhuǎn)變從而影響電導(dǎo)率，并且在空氣中易水解，因此合成成本高昂。此外，過(guò)渡金屬與鋰金屬反應(yīng)導(dǎo)致鋰負(fù)極兼容性差等問(wèn)題，阻礙了鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的進(jìn)一步發(fā)展。
針對(duì)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀，中國(guó)粉體網(wǎng)聯(lián)合合源鋰創(chuàng)、江蘇省企業(yè)發(fā)展工程協(xié)會(huì)將于2025年9月23-24日在江蘇· 蘇州舉辦第七屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會(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。屆時(shí)，來(lái)自有研（廣東）新材料技術(shù)研究院的趙昌泰教授將作題為《鹵化物基全固態(tài)電池研究進(jìn)展》的報(bào)告。
專家介紹：
趙昌泰，有研（廣東）新材料技術(shù)研究院，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士生導(dǎo)師，國(guó)家海外高層次青年人才、北京市海外高層次青年人才、北京市科技新星。2017年博士畢業(yè)于大連理工大學(xué)，導(dǎo)師邱介山教授、于暢教授，在加拿大西安大略大學(xué)學(xué)習(xí)工作5年，合作導(dǎo)師孫學(xué)良院士。主要研究方向?yàn)槿虘B(tài)電池材料開發(fā)、界面設(shè)計(jì)及軟包電池工藝開發(fā)等。申報(bào)人主持工信部全固態(tài)電池子課題、北京市科技新星計(jì)劃、北京市聯(lián)合基金、國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金、一汽集團(tuán)橫向課題、廣汽集團(tuán)橫向課題、中國(guó)航天集團(tuán)橫向課題等項(xiàng)目。在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表SCI論文90余篇，被引用7500余次，H因子47。申請(qǐng)發(fā)明專利30余件，撰寫英文著作1章。受邀擔(dān)任科創(chuàng)中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)經(jīng)理人、省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃指南編制專家、評(píng)審專家、自然科學(xué)基金評(píng)審專家、《Rare Metals》、《eScience》、《Journal of Materials Science & Technology》等期刊青年編委。
參考來(lái)源：
國(guó)聯(lián)民生證券《固態(tài)電池系列報(bào)告三:鹵化物或?yàn)橄乱淮虘B(tài)電池突破方向》
萬(wàn)峰等《鹵化物固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展與展望》
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
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