中國粉體網(wǎng)訊 固態(tài)電池正極一般采用復(fù)合電極，包括電極活性物質(zhì)、固態(tài)電解質(zhì)和導(dǎo)電劑（協(xié)助傳輸離子和電子）。固態(tài)電池正極材料與傳統(tǒng)鋰電池兼容，可使用正極材料包括鈷酸鋰（LCO）、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰（LFP）、三元正極材料（LiNi(1-x-y)CoxMnyO2，0＜x，y＜1）。目前為了進(jìn)一步提高固態(tài)電池的能量密度及電化學(xué)性能，新型高能量正極也在被積極的研究和開發(fā)。固態(tài)電解質(zhì)電化學(xué)窗口寬，可耐受電壓高，可與高電壓正極材料組裝固態(tài)金屬鋰電池。
其實(shí)固態(tài)電池正極材料的問題的實(shí)質(zhì)是正極材料與固體電解質(zhì)之間的界面問題，如何解決這個(gè)問題？研究者們也是絞盡腦汁。
以石榴石型固體電解質(zhì)為例，其具有高的彈性模量，導(dǎo)致電解質(zhì)/正極接觸面積較小，并在界面處形成一定的結(jié)構(gòu)缺陷（如：空隙、裂紋），制約了鋰離子在界面上的傳輸速率，形成了高的界面阻抗。另外，電池在充放電循環(huán)過程中，電極材料與固體電解質(zhì)自身結(jié)構(gòu)的變化和界面區(qū)域第三相的形成，導(dǎo)致界面處產(chǎn)生一定的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，隨著循環(huán)的進(jìn)行，應(yīng)力累加使界面斷裂、分離，最終導(dǎo)致固態(tài)電池失效。目前研究的解決辦法有以下幾種：
薄膜電極
薄膜電極是使用薄膜沉積技術(shù)，如PLD和磁控濺射等將正極層生長在固態(tài)電解質(zhì)一側(cè)，在另一側(cè)復(fù)合金屬鋰負(fù)極，在電池中正極層與電解質(zhì)層的界面接觸較好。
但是該方法制備正極時(shí)需要進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚娊赓|(zhì)與正極材料的元素?cái)U(kuò)散能力和化學(xué)反應(yīng)活性增強(qiáng)，容易發(fā)生界面反應(yīng)和元素互擴(kuò)散，形成高界面電阻層，導(dǎo)致固態(tài)電池性能變差。因此，需要在正極與固態(tài)電解質(zhì)的結(jié)合處進(jìn)行界面修飾。
采用薄膜沉積制備全固態(tài)鋰離子電池的正極層，其活性物質(zhì)含量較少，導(dǎo)致電池整體容量和比能量偏低，且所采用的PLD和磁控濺射等技術(shù)成本較高。因此，基于復(fù)合正極制備高容量、低成本和可規(guī)模化的體型全固態(tài)鋰離子電池，具有更加廣闊的應(yīng)用前景。
涂覆電極
參照液態(tài)電解質(zhì)基電池的正極制備方法，在固態(tài)電池中，將正極活性材料、有機(jī)聚合物和鋰鹽構(gòu)成的聚合物電解質(zhì)，以及電子導(dǎo)體等材料混合均勻制備漿料，涂覆在LLZO陶瓷片表面，構(gòu)筑復(fù)合正極。
聚合物電解質(zhì)的加入，可以實(shí)現(xiàn)電極/電解質(zhì)界面的緊密接觸，同時(shí)形成連續(xù)的鋰離子傳輸通道。高電子導(dǎo)體如碳黑等的加入，可以提供快速電子傳輸通道。因此，采用漿料涂覆技術(shù)可以提高正極材料與固態(tài)電解質(zhì)間的物理接觸面積，縮短鋰離子在界面處的遷移距離，從而減小界面電阻，提高固態(tài)電池的整體性能。
聚合物界面層
采用聚合物電解質(zhì)構(gòu)筑固態(tài)電池復(fù)合正極，除了與正極活性材料混合外，還可以制備“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合正極，即采用漿料涂覆方法先制備出正極，然后將聚合物電解質(zhì)層插入正極層和固態(tài)電解質(zhì)層中間。
高溫?zé)Y(jié)電極
高溫固相燒結(jié)是制備體型全固態(tài)電池的有效方法，可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)電解質(zhì)與正極材料的緊密結(jié)合。缺點(diǎn)是高溫?zé)崽幚順O易導(dǎo)致界面處發(fā)生元素互擴(kuò)散和界面反應(yīng)，形成高界面電阻層。
解決辦法是在燒結(jié)過程中加入低熔點(diǎn)固態(tài)電解質(zhì)，這樣不僅可以避免復(fù)合正極內(nèi)部活性材料和固態(tài)電解質(zhì)發(fā)生元素互擴(kuò)散和界面反應(yīng)，同時(shí)能起到粘結(jié)作用，增強(qiáng)界面結(jié)合力，增加電極致密度。
想知道更多關(guān)于固態(tài)電池復(fù)合正極的信息嗎？歡迎參加由中國粉體網(wǎng)舉辦的“2019高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)研討會(huì)暨第三屆能源顆粒材料制備及應(yīng)用技術(shù)高峰論壇”，來自北京科技大學(xué)的連芳教授將作《固態(tài)電池復(fù)合正極中近程和遠(yuǎn)程導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建》報(bào)告，告訴您更多關(guān)于固態(tài)電池復(fù)合正極的研究進(jìn)展，期待您的到來。
專家介紹
連芳，北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院無機(jī)非金屬材料系教授、博士生導(dǎo)師，主要從事無機(jī)生態(tài)材料和新能源材料的制備和性能研究。2008年入選北京市“科技新星”計(jì)劃。2009年增補(bǔ)為科技部能源材料領(lǐng)域?qū)＜遥贘ournal of Membrane Science, Journal of Alloys and Compounds等期刊發(fā)表科研論文40余篇，其中SCI、EI收錄21篇；獲得發(fā)明專利7項(xiàng)。先后主持和參加國家863計(jì)劃1項(xiàng)、國家自然基金1項(xiàng)、國家科技支撐計(jì)劃3項(xiàng)及省市級橫向課題多項(xiàng)。
參考來源：
田桂麗.固態(tài)鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)進(jìn)展
李棟.全固態(tài)鋰離子電池正極與石榴石型固體電解質(zhì)界面的研究進(jìn)展
郭現(xiàn)偉.石榴石型全固態(tài)鋰離子電池復(fù)合正極研究進(jìn)展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除！
