中国粉体网讯 固态电池是目前公认最具前景的新一代动力电池，目前固态电池技术处于什么阶段？商用市场已达到怎样的规模？产业链又涉及到哪些领域？这些问题受到业内人士普遍关注。2023年2月21-22日，由中国粉体网主办的第四届高比能固态电池关键材料技术大会在江苏常州隆重召开，会议期间，我们邀请到了业内专家、学者，优秀企业家代表做客《对话》栏目，进行访谈交流。本期《对话》为大家带来浙江工业大学刘育京教授的专访。
粉体网：刘教授，固态电解质是固态电池发展的核心，目前研究较多的固态电解质有哪些？
刘育京教授：固态电解质从组成上来看，有机固态电解质是一类，以PEO、PAN等为代表。另一类就是无机固态电解质，比如氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、卤化物固态电解质等等，这些都是比较有代表性的固态电解质。
粉体网：刘教授，在您看来，聚合物固态电解质亟待解决的重大难题是什么？
刘育京教授：在我看来，以前很多研究集中在对本体固态电解质的改性方面，除此之外，还要注意固态电解质的界面，它比较特殊，与传统的液体电池界面相比有差异。液体电池的界面是固液界面，对于固液界面，我经常用一个例子加以说明，如果用一个碗去盛一碗水和盛一碗饭，盛水和盛饭的界面是不一样的。所以，对于固态电池而言，固液界面变成了固固界面。这种变化会导致界面接触效果变差，可能会出现界面点接触的问题，接触的有效性和平整性会大幅降低。因此，固态电池界面存在离子输运、传质效果的问题，而且随着电池在循环过程中不断发生界面副反应，电池的整体性能会下降。所以，我觉得固态电池的界面问题是关键问题之一。
粉体网：刘教授，您能不能给大家简单介绍一下聚合物基固态电池中功能复合界面的微观构效关系及作用机制？
刘育京教授：这个问题我研究了很长时间，但一两句话也很难把它解释清楚，特别是锂二次电池的界面，它比较特别。首先，它是一个有机-无机复合结构。另外，它需要在特殊的电化学状态下才能生成，这在常规的液相反应当中是很难看到的，而且这一层界面非常薄。所以，以上几种特点决定了它结构的特殊性。上世纪70年代，这种结构被提出，该结构后来也被认为是锂二次电池稳定工作的基础，也得到了诺奖获得者Goodenough和Whittingham的认可。
根据我们的研究，在有机-无机复合结构中，有机与无机成分可能各自承担着其对结构的作用，比如有机成分的作用体现在力学韧性、可加工性或延展性方面，而无机成分可能更多的提供刚性或强度，这两者可能都会对传质产生影响，比如对电化学稳定性，对热力学稳定性，对电化学循环当中的稳定性等方面的影响，这些问题也很难概括的去说明。
未来对于复合结构而言，在两相共存的结构当中，特别是在界面上，或者说同一个无机相、同一个有机相不同材料之间的界面上，或者晶界上，我觉得都有可能发生很多新故事。这些也是我们目前还没搞清楚的问题。就像我在会议报告中提到的，它们可能在宏观上看是机械性能的提高，或者说它们也会提供很多输运的性能，但是具体它们各自承担怎样的角色，或者它们之间有没有协同作用，甚至是拮抗作用，这可能都需要在后续的研究中去阐明。根据我们前期研究成果，我比较坚信的是，复合结构绝对不是一个单纯的复合材料，它一定有功能在里面，我把它称为功能复合，这可能就是它的一个机制。
粉体网：刘教授，您如何看待高分子功能复合结构对界面的稳定机制？
刘育京教授：稳定性问题是电池领域一个老生常谈的话题，稳定有多个方面，比如热力学的稳定、力学的稳定，电化学的稳定以及不同材料之间的稳定性等，稳定包含的东西比较多。不过，从比较简单的角度来看，这种以高分子机体为机制的功能复合界面，它首先起到的是保护作用。这种保护作用可能更多地是从力学上、从界面的分隔效果上来说的，分隔会减少两相的副反应。另外，我觉得对于电池体系而言，传质很重要。离子的传质，包括一定特殊环境下电子的传质，都与电池性能息息相关。所以，我们现在所说的稳定性，可能还要考虑性能的衰减问题，在长效循环过程中，这一层界面有利于提升输运效果，从而提高电池的整体循环寿命，提高电池的循环稳定性。总之，这种结构有两个方面的作用，一方面是隔绝作用，起到保护效果。另外更深层次的作用可能是对传质的影响。
（中国粉体网编辑整理/文正）
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