中國粉體網(wǎng)訊 2023年9月26日，由中國粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺主辦的“2023高性能固態(tài)電解質(zhì)網(wǎng)絡(luò)研討會”成功舉辦！本屆研討會著重探討目前固態(tài)電解質(zhì)的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展，來自中南大學(xué)的劉洪濤教授、上海大學(xué)的馮吳亮副研究員及上海交通大學(xué)的萬佳雨副教授分享了精彩的報告。
中南大學(xué)的劉洪濤教授作題為《單鋰離子導(dǎo)電聚合物固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計》報告
與常見的雙離子導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)不同，單鋰離子導(dǎo)電聚合物（SLCP）電解質(zhì)是通過引入特殊基團(tuán)，將陰離子束縛固定以限制其遷移，從而實(shí)現(xiàn)由鋰離子遷移為主的導(dǎo)電機(jī)制，其鋰離子遷移數(shù)通常高于0.5，理論上可以達(dá)到1。高的鋰離子遷移數(shù)會大幅度降低濃差極化，抑制鋰枝晶的生長，提升固態(tài)電池的充放電循環(huán)性能。SLCP固態(tài)電解質(zhì)既可以解決界面問題又可以解決鋰枝晶問題。
首先劉洪濤教授總結(jié)了近年來SLCP固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計策略，包含聚合物骨架型、無機(jī)骨架型和陰離子受體型。
隨后劉洪濤教授列舉了構(gòu)建SLCP固態(tài)電解質(zhì)的幾種陰離子結(jié)構(gòu)基團(tuán)及其優(yōu)缺點(diǎn)：
接著劉洪濤教授介紹了典型SLCP固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)狀況，并對存在的問題進(jìn)行了總結(jié)：
最后劉洪濤教授對SLCP固態(tài)電解質(zhì)未來的發(fā)展進(jìn)行了展望：
就研討會中提出的問題，劉洪濤教授作出回答
1.剛才在報告中您說固態(tài)電池具有高的安全性，為什么實(shí)際上固態(tài)電池也會存在安全性問題呢？
答：安全性是相對普通鋰離子電池來說，常見的鋰離子電池一般是用的有機(jī)溶劑電解質(zhì)，具有可燃性，在使用過程中，電解質(zhì)燃燒后會由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，體積發(fā)生膨脹，從而發(fā)生爆炸；固態(tài)電池的電解質(zhì)具有不可燃性，固態(tài)電解質(zhì)在刺穿電池后會導(dǎo)致電池失效，并不會發(fā)生其他安全性問題。
2.目前全球固態(tài)電池處于高速研發(fā)階段，您覺得使用單鋰離子導(dǎo)電聚合物固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池，在未來逐步取代傳統(tǒng)液態(tài)電池的可能性高嗎？
答：單鋰離子導(dǎo)電聚合物固態(tài)電解質(zhì)成本比較高，10年之內(nèi)應(yīng)用到固態(tài)電池的可能性不高，并且目前其電導(dǎo)率還未達(dá)到應(yīng)用要求，需要繼續(xù)進(jìn)行研發(fā)。
上海大學(xué)的馮吳亮副研究員作題為《高力-化-電-熱穩(wěn)定性固體電解質(zhì)的研究與應(yīng)用》報告
界面穩(wěn)定性既是固態(tài)電池的核心基礎(chǔ)科學(xué)問題，亦是重要的技術(shù)及工程問題。通過制備高力學(xué)、化學(xué)、電化學(xué)以及熱穩(wěn)定性的固體電解質(zhì)以穩(wěn)定界面體系，是實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池成功應(yīng)用的關(guān)鍵。
馮吳亮副研究員首先從器件角度入手，深入探討上述四類穩(wěn)定性的決定因素，及其相互作用的基本規(guī)律，為固態(tài)電池基礎(chǔ)科學(xué)問題研究提出新見解。
從材料角度入手，馮吳亮副研究員探討了固態(tài)電池的主要技術(shù)及工程問題，為固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化提供新思路。
就研討會中提出的問題，馮吳亮副研究員作出回答
1.您認(rèn)為哪種電解質(zhì)最有可能在工業(yè)上大規(guī)模量產(chǎn)？
答：2030年以前固液混合電解質(zhì)為主，單純的聚合物電解質(zhì)無法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，未來硫化物固態(tài)電解質(zhì)中的LBS固態(tài)電解質(zhì)和氧硫固態(tài)電解質(zhì)可能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
上海交通大學(xué)的萬佳雨副教授作題為《面向高性能全固態(tài)電池的新型固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計與合成》報告
全固態(tài)鋰金屬電池可通過使用不燃的固態(tài)電解質(zhì)替代易燃的有機(jī)電解液、以及高能量密度的鋰金屬負(fù)極來解決電池安全問題，有望進(jìn)一步提高鋰電池的能量密度。然而，為避免電池短路，文獻(xiàn)中大多數(shù)的固態(tài)電解質(zhì)厚度大于100微米，導(dǎo)致電池能量密度偏低。此外，復(fù)合基的固態(tài)電解質(zhì)通常仍易燃，導(dǎo)致基于此的固態(tài)電池安全問題仍未解決。
萬佳雨副教授從能量密集型電池用超薄固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計與制備和高性能電池用新型固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計與合成兩個方面做出了探討。
萬佳雨副教授首先介紹了能量密集型電池用超薄固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計與制備。
超薄聚合物復(fù)合材料固態(tài)電解質(zhì)
超薄可擴(kuò)展復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)
超薄、可擴(kuò)展、阻燃復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)
3D Li與超薄固態(tài)電解質(zhì)
通過新型固態(tài)電解質(zhì)材料、結(jié)構(gòu)、和界面的研究，展示厚度可低至5微米，且具有熱穩(wěn)定性、不易燃性和高機(jī)械強(qiáng)度，抵抗鋰枝晶刺穿效果好。
萬佳雨副教授接著介紹了高性能電池用新型固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計與合成。
寬電化學(xué)穩(wěn)定窗口、高臨界電導(dǎo)密度的LBS固態(tài)電解質(zhì)
NASICON結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)的超快合成
超快電池陰極回收
最后萬佳雨副教授做了總結(jié)，表示將通過機(jī)器學(xué)習(xí)和超快合成、實(shí)現(xiàn)超薄型固體電解質(zhì)的必要性和指導(dǎo)原則、對鋰金屬進(jìn)行三維設(shè)計等手段，加速新型高性能固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)，做出全新的鋰金屬電池。
就研討會中提出的問題，萬佳雨副教授作出回答
1.您認(rèn)為未來鋰電池固態(tài)電解質(zhì)的重點(diǎn)研究方向在哪方面？
答：超高離子電導(dǎo)率、高化學(xué)穩(wěn)定性等。
2.電解質(zhì)本身離子電導(dǎo)率還有界面相容性哪一個方面對固態(tài)電池性能的影響程度更大呢？
都很重要，界面相容性包括化學(xué)穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性等，若電解質(zhì)離子電導(dǎo)率高但是界面相容性差，那么此電解質(zhì)同樣不能使用。
