Nat. Rev. Mater.综述：为固态电池的大规模生产量身定制无机聚合物复合材料

兔兔

2021-05-31

为增加能量密度并消除与传统易燃液体电解质基锂离子电池相关的安全问题，固态电池（SSBs）最近被重新启用。为了尽快实现SSBs的大规模、低成本生产，改造成熟的制造平台，包括浆料浇铸和卷对卷技术，有利于将传统锂离子电池应用于SSBs。然而，SSBs的制造取决于固体电解质的开发。无机-聚合物复合电解质（IPCs）结合了无机固体电解质和聚合物固体电解质的优点，特别适用于SSBs的大规模生产。有鉴于此，清华大学南策文教授等人综述了由无机聚合物复合材料组成的固体电解质的性能，并概述了用于实现高性能器件的复合电解质设计。

本文要点：

1）在所有固体电解质技术中，IPC电解质展示了SSB的最佳整体性能。要实现和加速 SSB 技术的应用，主要要解决两个问题。首先，在复合水平上，需要改善IPC电解质（以及IPC电极）的离子传输性能和各种稳定性。这一改进要求设计和选择无机和聚合物材料（特别是聚合物电解质）的最佳组合。此外，还存在许多问题，例如，对SSB电池多相 IPC系统锂离子输运机理、动力学和宏观特性的基本理解。

2）要解决这些问题，就需要在不同的长度尺度和时间尺度上，将制造、表征与模拟相结合。需要利用先进的表征技术来观察和分析IPC中埋藏的界面、多组分之间的协同作用以及IPC电解质隔膜和电极之间的界面。

3）在电池层面上，IPC电极和IPC电解质隔膜的制作，以及对IPC电解质隔膜和电极层之间的两个界面进行合理设计的SSB电池层压制作是实现高性能电池的关键。最后，尽管IPC可以显著改善电池的安全问题，但大型SSB模块和电池组的安全性需要在IPC基SSB投放市场之前进行全面测试。

Li-Zhen Fan et al. Tailoring inorganic–polymer composites for the mass production of solid-state batteries. Nat. Rev. Mater. 2021.

DOI: 10.1038/s41578-021-00320-0.

https://www.nature.com/articles/s41578-021-00320-0