AEnM：聚焦固态电解质锂金属电池的实用化瓶颈

重要通知：

微信改版导致很多读者不能每天准时收到我们的推送。为避免类似情况，请为“MaterialsViews”设置星标！步骤如下：

（1）点击本页最上面“materialsviews”进入公众号；

（2）点击右上角三个小点点，在弹出页面点击“设为星标”。

近年来，随着电动汽车、便携式电子设备和智能电网等新能源技术的快速发展，人们对高安全、高能量密度的能源储存系统的需求也在日益增加。固态电解质体系具有高热稳定性、低可燃性、无泄漏和爆炸危险等优点，有望作为下一代高安全电池体系得到广泛应用。此外，具有宽电化学窗口和高机械强度的固态电解质能够匹配高能量密度的锂金属负极，实现“强强联手”，实现电池体系的高能量密度和高安全性的“兼得”。

目前，针对固态电解质体系的研究仍多以实验室级别模型体系研究为主，与实用化体系在构型和操作条件等方面仍存在较大差别。实验室级别的研究策略通常聚焦于解决固态电解质某一方面的问题，如提高本征离子导率、改善界面接触和电极结构优化等。这些策略能够在模型电池级别（扣式和模具电池等）中实现预期效果，但却通常在较为温和的评测条件下进行。相较于实验室级别研究，实用化级别的电池组装和测试往往面临更为苛刻的要求。二者在电池结构、电池装配和电池评测过程中均存在着巨大的差异。因此，实验室级别的研究也应充分考虑实用化条件下电极和电解质状态，将实验室级别的策略与可放大应用的技术相结合，才能更有效推动固态电解质锂金属电池的实用化。

北京理工大学前沿交叉研究院黄佳琦教授课题组近期在Advanced Energy Materials发表了对固态电解质锂金属电池的实用化瓶颈的综述论文，"Toward the Scale-Up of Solid-State Lithium Metal Batteries: The Gaps between Lab-Level Cells and Practical Large-Format Batteries"。该综述对固态电解质发展历程进行了简单回顾，总结了近年来固态电解质及其在锂金属电池中的应用进展，指出了固态电解质在进行实用化级别电池的尝试时，暴露出能量密度低和循环稳定性不足等实际问题。文章从固态电解质、正极、负极和电池构型四个方面出发，阐述了目前在电池放大过程中存在的共性问题和主要差异，并对其中具有潜力的技术方案进行了评述。面向未来固态电解质锂金属电池的研究，作者建议需着重考虑：（1）固态电解质的生产过程需要将原料成本和制备成本纳入考量，在制备固态电解质片时迫切需求实现固态电解质低厚度和高韧性的技术方案；（2）高载量和高活性物质利用率的厚电极构型是兑现高能量密度的关键，干法制备是目前可行技术途径；（3）锂金属负极在实用化条件下的失效机制尚不明确，需结合原位界面研究进一步深入理解；（4）软包电池制备工艺与固态电解质兼容性好，并且利于发挥固态电池高能量密度的优势。固态电解质锂金属电池的实用化过程道阻且长，相信在产学研领域交叉合作下，实用化的高性能固态电解质金属锂电池将逐步发展并步入人们视野。

相关论文在线发表在Advanced Energy Materials (DOI: 10.1002/aenm.202002360)上。

猜你喜欢

（点击以上标题可以阅读原文）