点击蓝字了解更多！一站式产业化预锂技术引领者天津中能锂业有限公司一、背景介绍

化石燃料的消耗导致资源枯竭和严重的环境污染，推动了对环境友好的替代能源的探索。电池被认为是颇有前途的储能系统，用于存储太阳能和风能等可持续能源。与镍镉和镍氢电池等其他储能技术相比，可充电锂离子电池(LIB)具有高比能和能量密度高，循环寿命长等优点。自年索尼公司将LIB商业化以来，它们已经获得了巨大的应用，如便携式电子产品、电动汽车、固定式储能系统等。迄今为止，石墨材料仍然是商业锂离子电池的主要负极候选材料，尽管已经进行了广泛的研究以寻找其他负极替代品，例如转化/合金材料。然而，插层型正极和石墨负极的商用锂离子电池正接近其基本极限，重量/体积比容量~mAhg-1和~mAhcm-3。随着更高能量/功率密度的需求不断增长，使用高电位正极材料是途径之一。然而，由于高电位正极材料浸入液态电解质发生衰退，导致严重的容量衰减。用锂金属代替传统的石墨负极是实现高能量/功率密度的另一种方法。锂金属因其高理论比容量（mAhg-1）、低密度（0.59gcm-3）和低电化学电位（-3.04Vvs标准氢电极）。Li-O2和Li-S电池由于其极具吸引力的理论能量密度，近年来引起了极大的兴趣。不幸的是，锂枝晶、无法控制的体积变化、副反应等严重阻碍了它的实际应用。当与液态电解质接触时，活性锂与极性非质子溶剂和/或盐反应，在界面处形成不均匀的固态电解质界面(SEI)层，从而引发锂枝晶的形成。用固态电解质（SSE）代替有机液态电解质被认为有助于实现更安全、更稳定的锂金属电池。与液体电解质相比，SSEs通常具有较宽的电化学稳定性窗口（0～5VvsLi/Li+），这意味着它们可以与高电位正极候选材料相适应以增加能量密度。此外，刚性的SSE有望在电池循环期间抑制锂枝晶。最后，当采用SSE代替含有有毒和易燃有机物的液体电解质时，也可以避免安全隐患。为此，全固态锂金属电池（ASSLMB）有望成为更高能量密度的系统，并确保电池安全。

作为关键组成部分，ASSLMB对SSE性能有着深远影响。目前研究的固态电解质主要有两种：一种是固态聚合物电解质(SPE)，包括凝胶型、单聚合物型、共混聚合物型和有填充成分的聚合物；另一种是无机固态电解质，包括石榴石型、NASICON型、钙钛矿型、银铅矿型和硫化物型等。由固态聚合物和锂盐组成的SPE因其高柔韧性、轻质和低成本已实现商业化。然而，SPE机械模量低并不能完全消除锂枝晶的生长。此外，大多数SPE主要在高温下运行，因为它们通常具有低离子电导率和锂离子迁移数。与SPEs相比，无机SSEs具有更高的机械模量、离子电导率和锂离子迁移数，被认为是抑制锂枝晶生长的理想材料。此外，大多数无机SSE是不可燃的，这表明它们应该具有更高的安全水平。然而，两个关键瓶颈严重阻碍了它们的商业化。一是室温(RT)下的低离子电导率。随着先进技术的理论突破和发展，已经发展了一些超离子导体。例如，通过卤素掺杂增加无序位点和锂离子浓度或拓宽锂离子通道将增强SSE的离子电导率。基于此，制备的Li超离子导体Li9.5Si1.74P1.44S11.7Cl0.3的离子电导率高达2.5×10-2Scm-1，与液态电解质相当。另一个应该解决的关键问题是电极/电解质界面不兼容性。固固界面接触不良，导致界面电阻高，限制了电池能量/功率密度的提高。构建兼容的固体/固体界面至关重要。许多修饰界面的策略取得了很大进展。卤素元素在修饰电极/电解质界面中的作用最近引起了极大的兴趣。通常，富含LiF的氟化SEI可以调节锂沉积行为并延长电池的循环稳定性。原位LiF层不仅降低了界面阻抗和滞后电压，而且有利于电池组装。LiF或LiI溶液渗入硫化物SSE颗粒会抑制锂枝晶的生长。这些事实为优化SSE的设计和实现兼容的电极/电解质界面提供了新思路。为此，基于卤素在ASSLMB开发的策略发挥了重要作用。除此之外，卤化物SSE在过去几年中由于其低离子电导率而很少受到

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