中国粉体网讯 固态电解质集成了商业化锂离子电池中隔膜与电解液的功能，即在正负极之间传输锂离子与避免正负极直接接触而短路。因此，作为固态电解质，需要满足以下几个条件:
①高的锂离子电导率(至少高于10-4 S cm-1)与接近1的锂离子迁移数。
②低的电子电导率，以降低电池的自放电效应。
③宽的化学/电化学稳定窗口，能与锂金属负极与高压正极相容。
④低成本，有利于固态电解质的工业化生产。
⑤易变形，有利于集成到全固态锂电池中。
根据上述条件，目前固态电解质面临的重大挑战之一即：目前还缺乏合适的、有利于工业化生产的固态电解质材料。迄今为止，没有任何一种固态电解质可以满足工业化的所有要求，即高的离子电导率、宽的电化学窗口、良好的加工性以及低的原材料和制造成本。
氧化物、硫化物、卤化物与聚合物固态电解质都有各自的优缺点，很难找到一个完美的固态电解质满足全固态电池所需的所有特性。
氧化物固态电解质的优点是空气稳定性好，化学/电化学稳定性好；但是氧化物刚性太强、易碎的特点使得它很难被大规模制备成超薄固态电解质薄膜，同时也难以和氧化物正极颗粒形成紧密的物理接触，这不利于集成到全固态锂电池；此外，普遍较低的离子电导率，进一步制约了它们的应用。
硫化物固态电解质不仅具有与电解液相当甚至高于电解液的离子电导率，而且易变形，可以通过简单的冷压被集成于全固态锂电池。但是，硫化物固态电解质差的空气稳定性和低的氧化电位导致它们与正极材料间不可避免地发生界面反应，这阻碍了它们在全固态锂电池中的应用。
聚合物固态电解质，室温下离子电导率不高，因此基于聚合物的全固态锂电池需要在较高的温度下工作或添加少量电解液以确保锂离子的快速迁移。此外，聚合物固态电解质也不适用于高压氧化物正极材料，因为它们在高压下会被氧化。
卤化物，在2018年之前，其各个性能指标都不如氧化物、硫化物与聚合物固态电解质；而在2018年之后，由于卤化物固态电解质的离子电导率和空气稳定性得到显著改善，卤化物相比于氧化物、硫化物与聚合物固态电解质显示出了极大的优势。
卤化物固态电解质既具有高于氧化物固态电解质的氧化电位，与硫化物一样的易变形性与高达10-3 S cm-1的离子电导率，同时具有媲美聚合物的大规模应用前景。但是遗憾的是，卤化物的还原电位不够低，无法与金属锂负极匹配，而且原材料成本过高。由于卤化物电解质在2018年后才被重新研究，对于其未知的性能还需要进一步的开发。
资料来源：王凯：基于第四副族金属卤化物的全固态锂电池，中国科学技术大学
（中国粉体网编辑整理/平安）
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