固态锂离子电池电解质研究进展综述

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固态锂离子电池电解质研究进展综述

作者：武雅楠王宁王超群颜文超

来源：《理论与创新》2020年第06期

【摘; 要】与传统锂离子电池相比，全固态锂离子电池由电极材料和固态电解质组成，具有高能量密度和高安全性能的优点，被认为是下一代最有前景的能量储存装置之一。然而，固态电解质的制备、锂离子在电解质中的迁移以及电极与电解质间的界面问题还亟待解决，以上问题限制了全固态电解质的大规模开发和应用。全固态锂离子电池技术的关键在于电解质，为了更好的了解和掌握目前固态电解质的研究，本文对聚合物电解质、氧化物电解质和硫化物电解质的最新研究进行了总结，并对固态电解质的进一步研究进行了展望.

【关键词】固态锂离子电池;固体电解质;聚合物电解质;氧化物电解质;硫化物电解质

1.概述

锂离子电池作为高能绿色储能装置备受关注。自商业化以来，已经广泛应用于便携式电子设备领域，同时，在新能源汽车和国防工业领域展示了广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益。随着科技的发展和市场的需求，新能源汽车的快速发展对续航里程和安全性能提出更高的要求，根据中国纯电动汽车动力电池发展技术路线规划，到2025年动力电池的能量密度应达到350 Wh/kg。因此，寻求高能量密度、低成本和高安全性的动力电池成为该领域急需解决的问题。

固态电解质替代液态电池中的电解液和隔膜是提高锂离子电池能量密度的一种有效手段。在锂离子电池实际应用中，固态电解质和液态电解液均需要满足以下几点要求。（1）电解质应具有良好的离子传导性能，不具有电子传导性，室温下传导率应高于10-4 S·cm-1;（2）具有较高的锂离子迁移数，满足高功率密度的需求;（3）具有宽的电化学窗口和稳定性，与正负极组装电池后，在电压范围内不发生电化学反应;（4）具有优良的机械性能，满足电池组装过程中大规模的应用;（5）安全性能高，不发生燃烧和泄露，无毒无污染。

2.固态电解质

固态锂离子电池主要由正极材料、负极材料和电解质组成，目前研究的固态电解质主要分为有机固体电解质和无机固体电解质两大类，有机固体电解质主要指聚合物型电解质，无机固体电解质按组成可分为氧化物型和硫化物型两种，接下来我们将从这三种电解质的结构、特点、存在的问题以及针对性的解决方法等方面进行详细介绍。

2.1聚合物型电解质