【摘要】固态电池技术已经成为目前世界上最受关注的电池技术。相比于传统商用液态电池,固态电池拥有更好的电化学性能、更高的安全性和更低的成本。本文主要讨论了实现固态电池大规模量产可能的策略和路径。【正文】尽管采用碳酸酯和LiPF6的液态电解质商用锂离子电池已经使用30年,仍存在电解液不断被氧化还原、SEI持续生长、产气、锂沉积和与电解液反应、电解液耗尽与泄露、正极过渡金属溶解、表面结构重构、铝箔腐蚀与热失控等问题。此外,由于液态电解液电化学稳定性差,使得含Li的高容量负极和高电压正极很难使用,因此发展液态电解质高能量密度电池较为困难。一般情况下,液态电解质锂离子电池由于电解液稳定性差且在55℃以上不能正常使用,人们期望采用固态电池替代液态电池,以实现本质安全、高能量密度、较长循环寿命与日历寿命、高运行温度与大容量电芯。基于此类期望,固态电池成为世界上最受关注与推广的技术。固态电池包含全固态电池和混合固液电解质电池(如图1所示)。1978年发展的PEO基全固态电池,已经被Bollore和SEEO商用,然而由于室温离子电导率低,该电池一般只能在60℃以上的温度下工作。此外,由于材料的电化学稳定性差,PEO基电池工作电压一般小于4.0V。使用LiFePO4正极和Li负极的PEO基全固态电池能量密度低于220Wh/kg。目前具有较高室温离子电导率和高电化学稳定性的聚合物电解质尚未商业化验证成功。2011年发现具有高室温离子电导率的硫化物电解质是电池领域发展的一个历史性突破,该电解质的发现促进了全固态电池的发展。然而,硫化物电解质由于对水敏感、高成本、低化学/电化学稳定性以及高界面阻抗导致其综合性能不如商用液态电解质锂离子电池。此外,硫化物电解质热稳定性较差。至今,很难实现室温下同时具备高能量密度、快充性能、较高循环寿命与安全性的硫化物全固态电池。图1