中國粉體網(wǎng)訊  全固態(tài)鋰離子電池由于其高安全性和高能量密度被廣泛認(rèn)為是下一代儲能器件的關(guān)鍵技術(shù)，而在實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的聚合物、氧化物、硫化物三條技術(shù)路線中，硫化物固體電解質(zhì)由于擁有最高的鋰離子電導(dǎo)率和良好的機(jī)械性能而成為最有潛力的技術(shù)方向之一。

硫化物固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢

（1）由于硫原子具有較大的原子半徑、較小的電負(fù)性以及較低的鋰離子結(jié)合能，硫化物與氧化物、聚合物等離子導(dǎo)體相比一般有更高的鋰離子電導(dǎo)率，部分硫化物電導(dǎo)率甚至達(dá)到或超過了傳統(tǒng)液態(tài)電解液。

（2）硫化物密度相比于氧化物具有較低的密度。在相同的厚度條件下，硫化物相對更低的密度能有效地減少重量，從而帶來更高的重量能量密度。

（3）硫化物相比于氧化物電解質(zhì)具有較低的硬度，擠壓過程中更加容易變形，因此，其致密度更容易提升，其與陰陽極活性材料的接觸相對會有所改善，從加工性能的角度上講也更加便捷。

硫化物固態(tài)電解質(zhì)的缺點(diǎn)

（1）硫化物的電化學(xué)窗口相對較窄。這意味著，硫化物在陰極側(cè)容易被氧化，在陽極側(cè)容易被還原，電化學(xué)層面上并不穩(wěn)定。

（2）硫化物普遍對水汽比較敏感。1g 75Li₂S-25P₂S₅粉末在40%～ 45%的相對濕度下放置1min就可以產(chǎn)生0.26 cm³的有毒氣體 H₂S，并導(dǎo)致離子電導(dǎo)率的下降。

（3）雖然硫化物固態(tài)電解質(zhì)本身具有比較高的機(jī)械強(qiáng)度，理論上可以有效地阻擋鋰枝晶的穿刺。但在實(shí)際使用過程中，當(dāng)充電倍率較大時仍然不能完全阻止鋰枝晶，導(dǎo)致短路。

雖然硫化物電解質(zhì)有著上述提到的優(yōu)點(diǎn)，然而，硫化物固態(tài)電解質(zhì)面臨空氣（化學(xué)）失效、電化學(xué)失效、熱失效、界面失效等諸多關(guān)鍵問題，這也極大地限制了高比能硫化物全固態(tài)電池的實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)高比能硫化物全固態(tài)電池的實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用，硫化物固態(tài)電池仍面臨許多問題需要克服。2022年2月22-23日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“第三屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會”將于湖北武漢東方建國大酒店舉辦，屆時將邀請來自中科院物理所的吳凡教授作《硫化物全固態(tài)電池關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展》報(bào)告。本報(bào)告主講人將重點(diǎn)關(guān)注硫化物全固態(tài)電池的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問題和應(yīng)用化開發(fā)難題，探討團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)展。

個人簡歷：

吳凡，國家海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃、中科院海外杰出人才引進(jìn)計(jì)劃、中科院海外杰出人才引進(jìn)計(jì)劃-B類擇優(yōu)支持；現(xiàn)任中國科學(xué)院物理研究所博士生導(dǎo)師、中國科學(xué)院大學(xué)教授、中科院物理所長三角研究中心科學(xué)家工作室主任、天目湖先進(jìn)儲能技術(shù)研究院首席科學(xué)家。2007-2011，浙江大學(xué)材料學(xué)學(xué)士；2011-2014，美國北卡州立大學(xué)材料學(xué)博士；2014-2016，美國普林斯頓大學(xué)博士后；2016-2018，哈佛大學(xué)研究科學(xué)家。

參考資料：

陳茂華. 硫化物固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

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