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小布丁360281

银虫 (小有名气)

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[交流] 锂电池固态电解质发展方向

本人研一新生，现在感觉固态电解质的发展已经到了瓶颈了（可能是由于我们课题组基础也不是很好吧，比如没有做理论计算，而且大家都是刚开始做）就我最近看文献觉得好像大部分现有的无机固态电解质比如LLZO，LAGP以及一些无机硫化物固态电解质都好像被别人做完了，不管是掺杂还是结构的设计都被大家尝试过，还有就是聚合物固态电解质，好像就那么几种，对于我这种本科基本没怎么学过高分子的人来说如果要研究新的电解质基本是不可能的了，所以想来这边问问兄弟姐妹们，你们觉得现在做固态电解质应该往哪个方面走呢，盼望大家能给我们这些硕士一些建议。（由于硕士时间短，所以也不敢深入做某个东西）急切需要大家指点指点，或者说给我一些科研方面的建议。。。。小弟在此先谢过了

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1楼 2018-03-26 10:45:24

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爱吃汤圆

新虫 (小有名气)

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又见一堆人点赞不发言的。。。我抛砖引玉一下，说下自己的理解，有错勿怪。全固态锂电池的核心问题是界面，前面有人提到了。为什么呢，不应该是高离子电导率的固体电解质么？稍微看下文献就知道了，无机固体电解质LGPS（GeS2-Li2S-P2S5）在其工作温度下的离子电导率已经达到10^-2西门子每厘米，十分接近目前常用的有机电解液的离子电导率，理论上说基本满足锂电池的应用。但是它的电位稳定窗口非常窄，既碰不得氧化剂也碰不得还原剂。想想也知道，四价锗五价磷和负二价的硫放一起，这能多稳定啊。。。所以如何使用就很麻烦。正极这边还好说，负极金属锂可不能直接接触，所以就有了各种中间层，文献上从LiF到LPS不一而足。但这还没有完，无机固体电解质只有电导率、强度但没有弹性，面对充放电循环中存在的各种体积变化、活性物质粉化时不能维持稳定的界面。要知道全固态电池中只有固固界面，可不像平常锂电存在有固液界面。那只能退而求其次，将离子电导率不那么好的聚合物电解质和无机固体电解质复合起来使用，这样又多了几个界面。还。。。还没完，正极那边除了活性物质、离子导体，还需要电子导体，最好还能容纳正极在充放电时的呼吸作用（反复的体积变化），所以一个柔性电子导电网络骨架是必须，比如石墨烯复合XXX什么的。好了，让我们数数目前为止我们把多少东西放进了全固态电池的筐里面。。。复合正极（活性物质、固体电解质1、电子导体网络）+电解质层（中间层1（如果需要的话）+复合固体电解质薄膜2（聚合物电解质+无机固体电解质）+中间层2）+复合负极（负极保护层+金属锂）。你看到什么了？我只看到了无数个固固界面。。。。。。单纯研究全固态电池的每一个组成，目前都有性质达标的成果（比如锂硫电池的正极，有机-无机复合的固体电解质，金属锂的包覆等），但真正的门槛在于怎么把他们组装在一起。你甚至可以说这其实是一个工程层面上的东西而不是科研层面。当然，并不是说全固态锂电池太难实现，君不见巴黎大街上跑了好几年的全固态锂电池驱动的纯电动车么。这里只是提醒进入全固态锂电池领域中，想好做哪里是锦上添花哪里是雪中送炭。嗯，废话完毕