孙学良EES综述：硫化物电解质驱动的全固态锂电池：从基础研究到实际工程设计
兔兔
基于硫化物电解质（SE）的全固态锂电池（ASSLB）由于其比常规锂离子电池（LIB）更高的安全性和更高的能量密度而赢得了全世界的关注。然而，SE差的空气稳定性，不良的界面反应，差的固-固离子接触以及基础研究与实际工程之间的巨大差距阻碍了SE基ASSLB的商业化。有鉴于此，西安大略大学孙学良教授等人旨在结合基础研究和工程学的观点，合理设计具有高能量密度的实用SE基ASSLB，包括SE、界面和实用的全固态软包电池。
本文要点：
1）首先，综述了典型的伪二元、伪三元和伪四元SEs的最新进展，并提出了提高离子电导率和化学电化学稳定性的有效策略。阐明了通过调节Li+浓度、Li+空位、晶体结构和位点无序性可以进一步提高SEs的离子电导率。通过纳米结构设计和化学成分调整可以改变化学和电化学稳定性。特别是软硬酸碱（HSAB）理论指导下的掺杂对于发展空气稳定的SEs非常有效。
2）此外，还对正极和负极界面的挑战和策略分别进行了综述，还采用了先进的原位表征技术和理论计算方法，以更好地了解ASSLB的界面。在正极界面，通过界面涂层可以防止界面反应，特别是使用锂导电涂层材料。可溶性SE可以改善不良的固-固离子接触。在负极界面，锂枝晶的形成、体积变化和界面反应是三个突出的挑战，可以通过原位形成的SEI缓解这些挑战。金属表面Li改性，SE改性，外加压力，降低电子导电性等。同时，建议今后的研究工作应以超薄锂箔为基础，这对固态软包电池的实际工程设计具有直接的指导意义。
3）举例说明了基于SE的全固态锂离子电池和全固态锂硫电池。最重要的是，使用实用的工程参数设计了面向能量密度的全固态软包电池。所提出的设计可以作为一个定量的框架来预测未来基于SE的全固态软包电池的实际能量密度。此外，对于SE基ASSLBs的生产，对常规浆料涂覆技术和新兴的干电极工艺进行了回顾。最后，介绍了SE基ASSLBs中的未来方向和观点。
这一全面的综述不仅提供了对SE基ASSLBs的基本和深入理解，而且可以指导实用全固态软包电池的工程设计，从而推动SE基ASSLBs向商业化迈进一步。
Changhong Wang et al. All-Solid-State Lithium Batteries Enabled by Sulfide Electrolytes: From Fundamental Research to Practical Engineering Design. Energy Environ. Sci. 2021.
DOI: 10.1039/D1EE00551K.
https://doi.org/10.1039/D1EE00551K