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1、硫化物电解质
硫化物电解质的研究，大概始于20世纪初，与氧化物电解质相比，硫化物电解质的离子电导率较高，这主要是由于S2-比O2-离子半径大，电负性小，对锂离子的束缚较弱，增大了自由移动的锂离子浓度。从而获得了高的离子电导率。另外，硫化物电解质还具有柔韧性好，机械性能优良，制备工艺简单，与电极材料界面接触性好等优点，被认为是全固态锂电池中最具应用潜力的电解质材料之一。硫化物种类繁多，按照结晶形态，硫化物电解质可分为玻璃态，玻璃陶瓷态和陶瓷晶态电解质。表1中列出常见的硫化物固体电解质的类别以及对应的离子电导率。
表1 常见硫化物电解质的室温电导率
2、硫化物电解质的制备方法
硫化物电解质的制备方法主要包括熔融淬冷法、高能球磨制备法及液相合成法。
其中熔融淬冷法是获得玻璃态硫化物电解质最常规的技术之一。具体制备方法为：首先，将初始原料按照化学计量比混合，混合料经高温热处理至熔融态，然后将熔融的样品淬火即可得到微晶玻璃态硫化物电解质。该方法制备的硫化物电解质离子电导率可以达到10-3Scm-1，然而熔融淬冷法能耗大，热处理温度高，工艺繁琐，难以大规模制备，不适用于工业化生产。
高能机械球磨也是合成硫化物固体电解质的常用方法，将原料与球磨介质混合密封在球磨罐中，通过高频振动或高速转动，球磨过程中球磨介质不断与原料粉体冲击，发生剧烈反应并完成材料的制备，其作用机制有两种解释：一种是原料受到不间断的冲击之后产生高温，发生急剧的塑性形变，产生局部熔融，随后热量扩散至附近区域，从而产生类似熔融淬冷的效果，形成非晶相；另一种解释为材料经过持续的撞击后，内部产生大量缺陷，导致缺陷能增加，随着能量的提升，当其高于非晶相与晶相之间的形成能垒时，则产生了非晶相，其基本原理如图1所示。该技术的优势在于整个过程不需要高温热处理，制备时间短，安全性好，易控制，较熔融淬冷法更为简便。而液相合成法则是将原料与溶剂混合搅拌，然后干燥热处理即可得到硫化物电解质，其优点为制备方法简单易行，省时间。缺点则是获得的硫化电解质离子电导率低，纯度低。
图1 高能球磨法制备非晶相的原理示意图
针对固态电池相关的技术、材料、市场及产业等方面的问题，中国粉体网将于12月20-21日在常州举办第四届高比能固态电池关键材料技术大会。届时，华中科技大学余创教授将作题为《功能型硫化物电解质的设计及分级利用构筑高性能全固态锂电池》的报告。报告将对硫化物电解质的设计及分级利用的相关问题进行详细解读，并介绍其研究成果。该研究基于硫化物和卤化物固态电解质，讨论了基于“木桶短板原理”设计功能型的固态电解质材料，并且依据不同电解质的理化性能不同实行分级利用的原则，最终构筑高性能的全固态锂电池。
专家简介：
余创，九三学社社员，华中科技大学电气与电子工程学院教授，国家海外青年项目和湖北省高层项目入选者，武汉市“武汉英才”产业领军(创新类)人才入选者，湖北省科技厅高端专家库专家。2009年于哈尔滨工程学院材料科学与化学工程学院获学士学位；2012年于中国科学院福建物质结构研究所获硕士学位；2017年于荷兰代尔夫特理工大学获博士学位；先后在荷兰代尔夫特理工大学和加拿大西安大略大学从事博士后研究工作，2020年12月加入华中科技大学电气工程学院。近年来主要从事电化学储能领域研究工作，主要集中在全固态电池及其关键材料研究领域。目前承担或参与国家自然科学基金面上项目(主持)、科技部重点研发计划新能源汽车重点专项(青年科学家项目，技术骨干)，科技部重点研发计划智能电网技术重点专项(青年科学家项目，技术骨干)，福建能源器件科学与技术创新实验室开放基金(主持)等多项科研项目。已经在《Nature Materials》《J.Am.Chem.Soc.》《Nature Communications》等国际期刊发表论文90余篇，其中一作/通讯文章40余篇，发表文章被引用2800余次，发表英文专章3章，担任《eScience》《Energy Environmental Materials》《Energy Material Advances》《Rare Metals》《Chinese Chemical Letters》《International Journal of Minerals》《Metallurgy and Materials》等期刊青年编委。目前研究方向主要为面向电网的电化学储能技术，高性能全固态电池关键材料和技术及极端环境下应用的固态器件开发等。
参考来源：
伊竟广.硫化物基固体电解质及界面研究
秦志光等.硫化物固态电解质在全固态电池中的应用研究进展
（中国粉体网编辑整理/文正）
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