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物 理 化 学 学 报Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37 (11), 2010076 (1 of 13)Received: October 30, 2020; Revised: November 15, 2020; Accepted: November 16, 2020; Published online: November 19, 2020. *Correspondingauthor.Email:***************.cn.The project was supported by the Beijing Natural Science Foundation (JQ20004, L182021) and the National Key Research and Development Program of China (2016YFA0202500).北京市自然科学基金(JQ20004, L182021)及国家重点研发计划(2016YFA0202500)资助项目© Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica[Review] doi: 10.3866/PKU.WHXB202010076 Research Progress of Solid Electrolyte Interphase in Lithium BatteriesYi Yang 1,2, Chong Yan 1,2, Jiaqi Huang 1,2,*1 School of Materials Science and Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China.2 Advanced Research Institute of Multidisciplinary Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China.Abstract: Since their commercialization in 1991, lithium-ion batteries (LIBs), one of the greatest inventions in history, have profoundly reshaped lifestyles owing to their high energy density, long lifespan, and reliable and safe operation. The ever-increasing use of portable electronics, electric vehicles, and large-scale energy storage has consistently promoted the development of LIBs with higher energy density, reliable and safe operation, faster charging, and lower cost. To meet these stringent requirements, researchers have developed advanced electrode materials and electrolytes, wherein the electrode materials play a key role in improving the energy density of the battery and electrolytes play an important role in enhancing the cycling stabilityof batteries. In addition, further improvements in the current LIBs and reviving lithium metal batteries have received intensive interest. The electrode/electrolyte interface is formed on the electrode surface during the initial charging/discharging stage, whose ionic conductivity and electronic insulation ensure rapid transport of lithium ions andisolating the unsolicited side reactions caused by electrons, respectively. In a working battery, the stability or properties ofthe interface play a crucial role in maintaining the integrity of the electrode structure, thereby stabilizing the cycling performance and prolonging the service lifespan to meet the sustainable energy demand for the public. Generally, the interface formed on the anode and cathode is called the solid electrolyte interphase (SEI) and cathode electrolyte interphase (CEI) respectively, and SEI and CEI are collectively known as the electrode electrolyte interphase. Research on SEI has made remarkable progress; however, the structure, component, and accurate regulation strategy of SEI are still at the initial stage due to the stability and complexity of SEI and the limited research methods at the nanoscale. To improve the performance and lifespan of working batteries, the formation, evolution, and modification of the interface should be paid particular attention. Herein, the latest researches focused on the SEI are reviewed, including the formation mechanism, which discusses two key factors affecting the formation of the electrode/electrolyte film, i.e., the ion characteristic adsorption on the electrode surface and the solvated coordinate structure, evolution, and description that contains the interface layer structure, wherein the mosaic model and the layered structure are the two mainstream views of the SEI structure, and the chemical composition of SEI as well as the possible conduction mechanism of lithium ions, including desolvation and subsequent diffusion across the polycrystalline SEI. The regulation strategies of the interface layer are discussed in detail, and the future prospects of SEI are presented.Key Words: Lithium battery; Solid electrolyte interphase; Solvation structure; Formation mechanism;Artificial SEI. All Rights Reserved.锂电池中固体电解质界面研究进展杨毅1,2，闫崇1,2，黄佳琦1,2,*1北京理工大学材料学院，北京 1000812北京理工大学前沿交叉科学研究院，北京 100081摘要：锂离子电池在电子产品和电动汽车等领域已得到广泛应用，同时具有更高比能量的锂离子电池和锂金属电池也在不断研发中。
锂离子电池用固体聚合物电解质的最新进展摘要:全固态聚合物电解质由于其突出的安全性能，在锂离子电池中具有潜在的应用前景，其研究备受关注。
本文综述了锂离子电池用全固态聚合物电解质的最新研究进展。
主要关注的是电化学性能，尤其是室温附近的离子电导率。
对性能较好的聚合物固体电解质体系进行了概述。
关键词:全固态，聚合物电解质，离子电导率，锂离子电池1973年，wright发现聚环氧乙烷(PEO)一碱金属盐体系室温下具有离子导电性，随后Armand证实了他的发现并提议将其用作全固态电池的电解质材料。
锂离子电池中使用全固态聚合物电解质，可减轻甚至消除电解质与电极材料间的化学反应和液体渗漏问题，提高电池的能量密度和循环效率，因此被认为是未来电解质的发展方向。
对于聚合物电解质的研究，已有很多概述[1]。
本文主要综述了近年来研究最广泛的“耦合”体系和“单离子”体系的代表性研究进展，并对其发展方向进行了分析。
1“耦合"体系PED锂盐体系是典型的“耦合”体系。
“耦合”体系中离子迁移主要发生在非晶区，并强烈依赖于聚合物链段的运动。
提高“耦合”体系的电导率主要通过：(1)提高非晶区所占的比例及分布均匀性；(2)降低聚合物的玻璃化转变温度。
从分子设计角度改进聚合物的结构，制备线型、梳状支化、超支化类聚合物，并结合聚合物共混、与无机材料复合等方法，可有效降低聚合物的结晶度，提高锂离子的迁移能力，从而提高聚合物电解质的电导率。
1．1聚合物结构设计线型结构的聚合物电解质体系中，基于PE0体系的研究最广泛。
但PE0的E0重复单元数超过一定程度就会形成长程有序结构，产生结晶，因而室温电导率仅为10−8～10−7S／cm。
在PE0结构中嵌入其它单元可以打乱聚合物的长程有序结构，改善聚合物的结晶性能。
如Fonsed21将二甲基二氯硅烷与乙二醇缩聚，可得到无定形聚硅氧烷聚合物，当LiCl04质量含量为5％时，25℃的离子电导率达到2．6×10−4s／cm，电化学窗口达到5V。
全固态锂电池技术的研究现状与展望近年来，飞机、汽车、船舶等交通工具的发展与信息化社会的发展密切相关，传统的锂离子电池的性能和安全性难以满足这种需求。
全固态锂电池（Solid-State Lithium Battery，SSL）是一种有前景的锂离子电池技术，它采用固态电解质和微细催化剂，在保证安全性的条件下实现了电池容量和寿命的显著提高。
目前，全固态锂电池的研究主要集中在四个方面：电解质，催化剂，负极材料和真空热处理技术。
在电解质方面，重要的研究方向是开发新型的全固态电解质和复合电解质，例如离子液体和柱状结构全固态电解质。
在催化剂方面，研究重点在于开发新型的微细催化剂材料和其制备方法，例如氧还原催化剂和氧化物形成催化剂。
在负极材料方面，重点研究是研究全固态锂离子电池的负极电化学反应机制，并开发新型全固态负极材料。
最后，在真空热处理技术方面，重点研究是研究高温下电池凝胶电解质的稳定性和结构，以及电池工艺的优化。
全固态锂电池的发展具有广泛的应用前景，尤其适用于一些具有较高要求的电场应用，如汽车电池、家用电子产品和新能源纯电动汽车等。
然而，由于全固态锂电池技术的实际应用还较少，应用还存在一些问题，如提高全固态锂电池的能量密度、改善其耐久性和安全性等。
为此，未来应继续进行交叉学科的深入研究，探索新的全固态锂电池构效关系，加速全固态锂电池的实际应用。
总之，全固态锂电池的发展已成为当今能源科学发展的热点研究领域之一，它在提高电池性能和安全性方面具有很大的潜力。
然而，要预测全固态锂电池未来发展趋势，必须深入研究各种新型全固态电解质、全固态负极材料、催化剂和真空热处理等技术材料，以及其设计和评估方法。
同时，未来还应探索全固态锂电池在新能源发电系统等领域的潜在应用，为深入推动全固态锂电池技术的发展做出贡献。
本文从全固态锂电池技术的研究现状出发，着眼于明确全固态锂电池的结构及技术性能，以及其实际应用中存在的技术问题，通过综合分析，探讨了全固态锂电池的研究展望。
固态锂电池行业分析
一、行业概述
固态锂电池是传统锂电池技术的改进，最早是2024年中国科学院上海硅酸盐研究所提出的，其主要是通过改变电池的内部细节来实现的，例如在正极材料负极材料中用固态电解质替代液态电解质，通过这种方式改变电池的内部结构。
固态锂电池作为新兴行业，吸引了众多企业入局，经过多年的发展，目前国内固态锂电池行业已经由非常小的尺寸发展到总体在不断增长。
其中，固态锂电池能源存储系统是行业中发展最快的应用，2024年国内固态锂电池能源存储系统的产值已达到80亿元。
此外，固态锂电池的其他应用也在迅猛发展，在汽车、船舶、机器人、新能源汽车、医疗器械等领域得到广泛应用。
二、行业发展分析
1、现状及发展趋势
随着近几年固态锂电池技术的不断改进，国内固态锂电池行业的发展也在不断加速。
CN 11-5904/U J Automotive Safety and Energy, Vol. 11 No. 4, 2020415—427锂离子电池固体电解质的研究与进展穆道斌1，谢慧琳1，吴伯荣1,2*（1. 北京理工大学能源与环境材料系，北京100081，中国；2. 北京市电动汽车协同创新中心，北京100081，中国)摘要：固态锂离子电池因具备能量密度高、安全性能好等优点，已经成为了未来动力电池的主流发展方向。
该文详细梳理了固态锂离子电池的组成和特性以及其核心组成部分─固体电解质的类型与研究进展；简述了当前固态锂离子电池的研发现状，重点阐述了石榴石型锂镧锆氧（Li7La3Zr2O12）基固体电解质在改善锂离子电导率以及界面调控的研究。
该类型固体电解质凭借良好的室温离子电导率、优异的金属锂复合相容性，以及在应用环境下可靠稳定的突出特性，有望成为未来全固态锂离子动力电池的重要组成单元。
指出固体电解质材料的研发势将会对未来固态锂离子动力电池乃至电动汽车领域的发展提供巨大的推力，前景广阔。
关键词：电动汽车；固态锂离子电池；固体电解质；锂镧锆氧（Li7La3Zr2O12）；安全性中图分类号： TQ 152 文献标识码： A DOI： 10.3969/j.issn.1674-8484.2020.04.001Research and development of solid electrolytes for lithium ionbatteriesMU Daobin1, XIE Huilin1, WU Borong1,2*(1. Department of Energy & Environmental Materials, Beijing Institute of Technology, Beijing 10081, China2. Collaborative Innovation Center of Electric Vehicles in Beijing, Beijing 10081, China)Abstract: Solid-state lithium-ion batteries have become the promising development direction of power batteriesdue to their high energy density and excellent safety performance. This paper reviews the component andcharacteristics of solid-state lithium-ion batteries in detail, as well as the types and research progress of solidelectrolytes. Moreover, this review also briefly describes the current status of solid-state lithium-ion batteries,and focuses on the garnet-type lithium lanthanum zirconium oxide (Li7La3Zr2O12-based) solid electrolytes whichhave outstanding advantages in lithium ion conductivity and interface regulation. As one important componentof all-solid lithium ion power batteries, the garnet-type Li7La3Zr2O12-based solid electrolytes have good ionicconductivity at room temperature, excellent metal-lithium interface compatibility, and outstanding stability underapplication environment. The breakthrough and development of solid electrolytes will inevitably provide a hugethrust for the future development of solid-state lithium-ion power batteries and even electric vehicles.收稿日期 / Received ：2020-09-16。
2024年是固态电解质和全固态锂电池研究的重要年份。
固态电解质作为一种新型电解质材料，具有高离子导电性、较高的安全性和良好的化学稳定性等特点，被广泛看作是解决锂电池安全性问题的关键技术之一、以下是对2024年固态电解质和全固态锂电池研究的概述。
一、固态电解质材料研究在固态电解质材料的研究方面，硫化锂玻璃（Li2S-P2S5）和氧化物固态电解质是2024年的热门研究方向。
硫化锂玻璃作为一种传统的固态电解质材料，具有较高的离子导电性能。
研究者通过调控硫化锂玻璃的成分和结构，提高了其离子导电性能和电化学稳定性。
此外，还有研究对硫化锂玻璃进行表面涂层或者插入基质，进一步提高了其电化学性能。
氧化物固态电解质由于其较高的化学稳定性和电化学稳定性，被认为是一种很有潜力的固态电解质材料。
氧化物固态电解质主要有氧化锂钇（Li7La3Zr2O12，LLZO）和氧化锂硅（Li10GeP2S12，LGPS）等。
研究者通过掺杂和改性的方法，提高了氧化物固态电解质的离子导电性和稳定性，为全固态锂电池的应用提供了关键材料。
二、全固态锂电池研究全固态锂电池是一种具有高能量密度、长寿命和良好安全性的锂离子电池。
2024年，固态电解质和全固态锂电池的研究取得了很大进展。
固态电解质的高离子导电性和稳定性为全固态锂电池的应用提供了可行性。
研究者通过在电极和电解质之间形成良好接触的界面，进一步提高了全固态锂电池的性能。
此外，为了提高全固态锂电池的电化学性能，还有研究对电极材料进行改性和优化，使其更适合全固态锂电池的工作条件。
全固态锂电池的研究重点还包括制备工艺和尺寸效应的研究。
制备工艺的研究主要关注如何实现高效制备全固态锂电池并提高其可扩展性。
尺寸效应的研究探索了全固态锂电池的微观结构和性能之间的关系，旨在寻找最佳的电池设计和优化策略。
三、全固态锂电池的挑战和展望尽管固态电解质和全固态锂电池在2024年取得了重要进展，但仍然面临一些挑战。
全固态锂电池技术的研究现状与展望
随着新能源汽车的发展，动力电池技术成为了当前汽车行业蓬勃发展的重要领域。
全固态锂电池技术是新能源汽车动力电池领域的重要研究方向，它可以替代传统锂离子电池，是提高新能源汽车动力性能、降低新能源汽车成本的关键技术。
目前，全固态锂电池技术的研究取得了一定的成果，但仍然面临着许多挑战。
首先，全固态电池的能量密度较低，尚不能满足新能源汽车的超长航程要求；其次，全固态电池的制造工艺复杂，生产成本较高；此外，全固态电池的安全性仍需要进一步提高，消除温度升高和电池短路等安全隐患。
尽管如此，全固态锂电池技术仍具有巨大的发展潜力。
在材料研究方面，研究人员正在探索新的全固态电解质材料，以提高电池能量密度；在制造技术方面，研究人员正在探索更高效更成熟的制造工艺；在安全技术方面，研究人员正在探索新的安全措施，以确保电池的安全运行。
总的来说，全固态锂电池技术的研究正在不断推进，未来具有良好的发展前景。
只要不断加大研发力度，全固态锂电池技术将在不久的将来取得重大突破，成为新能源汽车动力电池技术的重要组成部分。
全固态锂离子电池的研究进展杨玉梅/文【摘要】全固态锂离子电池因其容量更大、质量更轻、安全性能更高而受到广泛关注。
全固态锂离子电池技术开发的难点和重点在于固态电解质，要解决的首要问题是提高电导率，这也是全固态锂离子电池迄今还没有能够大规模应用的主要原因。
本文将介绍近年来全固态锂离子电池的一些研究情况。
【关键词】锂离子电池；全固态；研究进展锂离子电池因其能量密度高、寿命长等优异的性能，自1991年投入市场以来一直备受瞩目，已成为21世纪能源经济中一个不可或缺的组成部分。
不过锂离子电池在汽车、储能等大型电池领域的应用中还存在一些亟待解决的问题，比如安全问题。
锂离子电池的有机电解液易挥发易燃易爆，是导致锂离子电池安全问题的主要元素。
[1]全固态锂离子电池从根源上解决了这一问题，并且还有容量大、质量轻等优点，研究可实现产业化的全固态锂离子电池迫在眉睫。
全固态锂电池是相对液态锂电池而言，是指结构中不含液体，所有材料都以固态形式存在的储能器件。
具体来说，它由正极材料+负极材料和电解质组成，而液态锂电池则由正极材料+负极材料+电解液和隔膜组成。
作为全固态锂离子电池的核心组成部分——锂离子固体电解质材料，是实现其高性能的核心材料，也是影响其实用化的瓶颈之一。
固体电解质的发展历史已经超过一百年，被研究的固体电解质材料有几百种，而固体电解质只有在室温或不太高的温度下的电导率大于10-3S/cm才有可能应用于电化学电源体系，而绝大多数材料的电导率值要比该值低几个数量级，这就使具有实际应用价值的固体电解质材料很少。
[2]1.全固态锂离子电池概述2.固态电解质研究进展电解质作为电池中一个至关重要的组成部分，其性能很大程度上决定了电池的功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能和使用寿命。
评判电解质的指标一般有：（1）离子导电率：离子导电率会影响所组装的电池的本体电阻大小，对于固体电解质来说，离子导电率一般要求达到10-4S/cm 以上。
全固态锂电池技术的研究现状与展望一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护压力的持续增大，新型高能量密度、长寿命、高安全性的电池技术已成为研究热点。
全固态锂电池（SSLIBs）因其具备高能量密度、快速充电、长寿命和低安全风险等优势，成为了电池技术领域的一颗新星。
本文旨在对全固态锂电池技术的研究现状进行全面的综述，并展望其未来的发展趋势。
我们将从全固态锂电池的基本原理、关键材料、制造工艺、性能评估以及应用前景等方面进行深入探讨，以期为相关研究和产业化提供有价值的参考。
我们也将关注全固态锂电池技术面临的挑战和可能的解决方案，以期推动这一领域的持续发展和进步。
二、全固态锂电池技术的研究现状近年来，全固态锂电池技术的研究取得了显著的进展，成为了电池科技领域的研究热点。
固态电解质作为全固态锂电池的核心组件，其材料选择和性能优化成为了研究的重点。
目前，固态电解质主要分为硫化物、氯化物和氧化物三大类。
硫化物电解质具有较高的离子电导率，但机械强度较低；氯化物电解质离子电导率高且稳定性好，但制备工艺复杂；氧化物电解质则以其高机械强度和化学稳定性受到广泛关注。
在电池结构方面，全固态锂电池采用了多层结构和纳米结构设计，以提高电池的性能和安全性。
多层结构通过在电解质和正负极之间引入额外的隔离层，防止了锂枝晶的形成和电解质的降解。
纳米结构设计则通过减小电解质和正负极的粒径，增加活性物质的接触面积，从而提高电池的容量和能量密度。
在制备工艺方面，研究者们不断探索新的制备技术，如高温固相法、溶液法、熔融盐法等，以制备出性能优异的固态电解质和全固态锂电池。
同时，研究者们还关注于提高电池的生产效率和降低成本，以实现全固态锂电池的商业化应用。
然而，尽管全固态锂电池技术取得了显著的进展，但仍面临一些挑战和问题。
固态电解质的离子电导率相比液态电解质仍较低，影响了电池的倍率性能。
固态电解质与正负极之间的界面电阻较大，降低了电池的能量效率。
锂离子电池的固态电解质研究随着电子产品和电动汽车等领域的不断发展，锂离子电池作为一种高性能电池，得到了越来越广泛的应用。
在锂离子电池中，电解质作为电池的核心，扮演着连接正负电极、电荷运输和离子传导的重要角色。
传统的液态电解质具有较高的导电率和离子移动性，但由于其不稳定性和安全隐患等问题，近几年来，固态电解质逐渐成为了研究的热点，引起了广泛关注。
一、固态电解质的优势固态电解质相对于液态电解质具有以下优点：1. 安全性高：由于固态电解质不含液体电解质，因此可消除电池渗漏、起火和爆炸等安全隐患。
2. 稳定性好：固态电解质不含可挥发的有机化合物，具有耐高温和化学惰性，可抑制电解质分解，缓解氧化还原反应等问题。
3. 密度大：固态电解质具有较高的密度，能够提高电池能量密度和功率密度。
4. 可成型性强：固态电解质可以制成薄膜或纤维等形式，便于与电极组装，有效提高电池的性能。
二、固态电解质的研究进展目前，固态电解质研究主要集中在高导电性固体、聚合物基固态电解质、氧化物基固态电解质等方面。
1. 高导电性固体目前，高导电性固体主要包括磷酸盐、硫酸盐、硼酸盐等无机化合物，以及卤化物等有机物质。
由于无机化合物具有高的化学稳定性和导电性能，在锂离子电池中应用广泛。
例如，β-Li3PS4是一种磷酸盐电解质，具有较高的离子电导率和较低的界面电极电阻，是目前研究的重点之一。
2. 聚合物基固态电解质聚合物基固态电解质是一种新型的锂离子电池电解质，具有高的导电性和可塑性，可克服传统固态电解质制备困难的问题。
经过改性和增强后，聚合物基固态电解质能够实现高温下的安全性和较高的离子电导率。
其中，高分子电解质、热塑性聚氨酯和高分子-无机杂化电解质等是目前研究的重点。
3. 氧化物基固态电解质氧化物基固态电解质是一种稳定性较高的锂离子电解质，具有高的离子电导率、热稳定性和与锂金属负极良好的化学稳定性。
其中，氟化锆、氟化镧、氟化铝等是目前研究较多的氧化物基固态电解质材料。
全固态锂离子电池的研究及其应用前景分析近年来，随着能源需求的不断增长，以及对环境保护的不断提高，全固态锂离子电池已成为了当今电池技术领域的研究热点之一。
与传统的液态锂离子电池相比，全固态锂离子电池拥有着更高的能量密度、更长的使用寿命、更高的安全性能等优点，因此备受关注。
那么，全固态锂离子电池究竟是如何实现的？又在哪些领域有着广泛的应用前景呢？本文将对这些问题进行深入探讨。
一、全固态锂离子电池的研究现状全固态锂离子电池是指在电池中使用固态电解质，与传统的液态锂离子电池相比，具有更高的安全性、更长的使用寿命等优势。
近年来，全固态锂离子电池的研究成果不断涌现，主要集中在以下几个方面：1、材料研究全固态锂离子电池最核心的问题在于寻找适合作为电解质的固态材料，目前主要研究方向包括氧化物、硫化物、磷酸盐等多种类型。
2、电极材料研究电极材料是全固态锂离子电池的另外一个关键因素，目前主要使用的电极材料包括硅、碳、锂钛酸等。
3、接触界面问题研究接触界面问题是全固态锂离子电池的瓶颈之一，目前研究主要集中在电极与电解质之间的接触，以及电极与集流体的连接问题。
以上是目前全固态锂离子电池研究中的关键问题，尽管在这些问题的解决方面，研究人员已经取得了不少成果，但仍存在一些技术难点。
比如，电解质的制备和设计是全固态锂离子电池研究最大的瓶颈之一，需要用更为精准的技术手段来提高电解质的稳定性和导电性等性能。
二、全固态锂离子电池的应用前景分析随着对新能源领域需求的不断增长，全固态锂离子电池的潜在应用市场也正在不断扩大。
目前全固态锂离子电池的应用前景主要涵盖以下几个方面：1、新能源汽车在新能源汽车领域，锂离子电池一直是主流电池技术，但传统的液态锂离子电池存在着充电速度慢、温度敏感等问题，而全固态锂离子电池则能完美解决这些问题，因此在新能源汽车领域，全固态锂离子电池有望成为未来的主流。
2、储能系统在可再生能源储能方面，全固态锂离子电池可以更好地满足太阳能、风能等可再生能源的高效储存需求，同时具有更高的安全性能、更长的使用寿命等优势，因此在光伏和风能储能的应用领域具有非常广阔的前景。
锂离子电池固态电解质的研究进展王伟;朱航辉【摘要】固态锂离子电池具有安全性能高、能量密度大、工作温区广等优点,是锂离子电池领域的研究热点.固体电解质的研究是固态锂离子电池实现应用的先决条件,目前国内外研究较多的有晶态的LISICON结构、钙钛矿结构、石榴石结构电解质和非晶态的氧化物、硫化物、氮氧化物电解质.概述了锂离子电池固态电解质的研究进展,对各种电解质的发现过程、晶体结构、电导率等性能进行了详细的介绍.%Solid-state lithium ion battery has become an important focus due to higher safety,higher energy density and wider operating temperature compared to the commercial lithium ion battery with liquid organic electrolyte.Research and development of solid electrolyte are the keys for the successful market penetration of solid state lithium ionbattery.Nowadays,two categories materials were widely studied in last decade,crystal materials included LISICON,Perovskite and Garnet type Li ion conductors,glasses state materials included oxides electrolyte system,sulfide electrolyte system and LiPON electrolyte system.The research progresses of solid electrolyte in lithium ion battery were summarized,and introduced the finding,crystal structure,and conductivity of electrolytes.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】5页(P760-764)【关键词】锂离子电池;固态电解质;晶体结构;硫化物电解质【作者】王伟;朱航辉【作者单位】长安大学环境科学与工程学院化学工程系,陕西西安 710054;长安大学环境科学与工程学院化学工程系,陕西西安 710054【正文语种】中文【中图分类】TQ152科技的进步推动了为日用电子产品提供电能的锂离子电池的快速发展，但是，锂离子电池在使用过程中也存在着电解液泄露、燃烧、爆炸等危险。
文献综述化学锂离子电池固态电解质制备及性能研究锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、功率密度高、循环寿命长、自放电率低、可快速充放电、无记忆效应、绿色环保无污染等绝对优点，是当今国际公认的理想化学电源，广泛应用于电子产品、交通工具、军事领域和储能方面[1-3]。
目前国内外锂离子二次电池大部分采用的是液态电解质，在生产使用过程中常常遇到一些问题：电解液生产过程中对水分要求十分严格，在电池生产装配过程中对空气湿度也有十分苛刻的要求[4]；液态有机电解质可能泄露，部分电解质还对集流体有腐蚀作用，极大限制了锂离子电池向薄层化、小型化的发展趋势；在过高的温度下发生爆炸从而造成安全事故，无法应用在一些对安全性要求高的场合；此外，液态电解质锂离子电池普遍存在循环容量衰减问题，使用一段时间后由于电极活性物质在电解质中的溶解、反应而部分失效。
而全固态电池安全性高、基本没有循环容量衰减，固体电解质还起到了隔膜的作用，简化了电池的结构，可以向薄层化和小型化发展；此外，由于无需隔绝空气，也简化了生产过程中对设备的要求，电池的外形设计也更加方便、灵活[1-2, 5]。
全固态锂离子电池分两种[2, 6-10]，一种是使用聚合物凝胶电解质；另一种是采用无机固态电解质。
聚合物锂离子电解质体系已开展的研究众多，按聚合物主体来分，主要有以下几类：聚醚系（主要为聚氧化乙烯，PEO）、聚丙烯腈（PAN）系、聚甲基丙烯酸酯（PMMA）系、聚偏氟乙烯（PVDF）系和其他类型。
尽管聚合物电解质的发展和应用，可以明显克服液态锂离子电池的一些缺点，避免电解液漏液，容易薄层化和小型化，但是仍存在一些问题亟待解决：比如常温下电导率偏低，与电极相容性差，机械强度仍有待提高。
此外，聚合物电解质制备工艺复杂、原料价格高导致聚合物电解质价格昂贵。
聚合物电解质可通过共聚、交联、形成微孔体系、纳米复合、添加增塑剂等来进行性能改进。
未来聚合物电解质的可能朝着两个方向发展：a)交联短链形成网状凝胶结构，增加导电性；b)添加粉末陶瓷，形成有机-无机复合结构，增加机械强度[2, 9-10]。
全固态锂离子电池的研究及其在电池技术中的应用随着社会的发展，电子产品在人们日常生活中扮演越来越重要的角色，而这些电子设备的核心就是电池。
传统的电池技术有着较多的弊端，如充电时间长、存储能量低等。
因此，全固态锂离子电池作为一种全新的技术，近年来受到越来越多的关注，其具有高能量密度、长循环寿命、安全性好等优点。
本文将详细介绍全固态锂离子电池的研究进展及其在电池技术中的应用。
一、全固态锂离子电池的研究进展1. 全固态锂离子电池的定义全固态锂离子电池即采用固态电解质代替传统液态电解质的锂离子电池。
相较于传统液态电解质，在高温、高压等条件下仍能维持稳定的性能，同时储存能量也更为安全。
2. 全固态锂离子电池的研究现状随着科技的不断发展，全固态锂离子电池的研究进展也越来越快。
研究人员通过材料改良、电极设计等方式，开发出了一系列的全固态锂离子电池原型。
例如，固态电解质可采用硅化物、氧化物、磷酸盐、聚合物等材料，而电极则可以使用纳米颗粒、多孔材料等新型材料。
二、全固态锂离子电池在电池技术中的应用1. 全固态锂离子电池在电动汽车领域的应用由于其储能密度更高、充电时间更短、使用寿命更长，全固态锂离子电池已成为电动汽车领域的重要替代品。
同时，其安全性也更为出色，大大降低了电池自燃等安全事故的风险。
2. 全固态锂离子电池在可穿戴设备中的应用可穿戴设备因其轻便、便捷的特点，已受到了用户越来越广泛的欢迎。
全固态锂离子电池的优异性能可大大增加可穿戴设备的使用时间，尤其是在智能手表、健康监测器等配备蓝牙等功能较多的设备中，全固态锂离子电池的应用更具优势。
3. 全固态锂离子电池在无线供电技术中的应用全固态锂离子电池的安全性、可重复充电性等特点也为其广泛应用于无线供电领域提供了可能。
例如，可以将其应用于智能家居系统、无人机等无线电力设备中，大大提高了系统的稳定性和可靠性。
三、全固态锂离子电池的未来发展与展望随着全固态锂离子电池研究的深入，我们相信其性能会不断得到提升，成本也会得到进一步降低。
固态电解质技术发展现状和趋势【钜大锂电】一、为什么研究固态电池？目前基于液态电解质的锂离子电池在一些应用场景，比如电动车和智能电子产品，越来越难以满足消费者的长续航要求。
为此研究者将Li金属作负极与硫、空气（氧）或高含量层状镍氧化物的正极结合来制备更高能量密度的电池。
同时，由于有机溶剂电解质自身存在安全性隐患，促使了人们加快对固态电解质、离子液体、聚合物及其组合进行研究。
另外，目前的锂离子技术需要复杂的冷却和控制模块，以确保工作温度保持在60℃以下。
如果温度经常处于高温状态，则会使得电池性能和寿命严重受损。
所以研究固态电解质的核心还是为了安全，无论是对现有的锂离子电池还是将来可能的锂金属电池。
二、固态电解质的类型除了无机陶瓷或玻璃电解质之外，最近显示出超越Li离子能量存储技术的电解质材料有以下四种：固体聚合物电解质(SPE)、离子液体、凝胶和纳米复合材料以及有机离子塑料晶体。
基于SPE和Li金属的电池在高温（50-100℃）条件下仍旧具有不错的性能。
其中，离子液体作为高能量密度电池中的电解质可以提供许多理想和可定制的特征。
例如，它们具有能够实现金属负极和高压正极的大型电化学性能、最小的挥发性和零可燃性和更高的温度稳定性。
本文中，作者将对基于聚合物和离子液体的下一代固体电解质的进展和前景进行讨论。
三、固态电解质技术发展现状和趋势近日，澳大利亚迪肯大学的MariaForsyth教授（通讯作者）团队等人在AccountofChemicalResearch上发表了题为“InnovativeElectrolytesBasedonIonicLiquidsandPolymersforNex t-GenerationSolid-StateBatteries”的综述文章。
本文中，作者讨论自己团队在这些领域的一些工作。
例如钠、镁、锌和铝等金属也被认为是锂金属的储能技术的替代品。
然而，基于这些碱金属基储能应用所需材料的研究仍处于相对初级的阶段。
目录第一章锂电池的历史 (5)1.1 早期的锂电池 (5)1.2 电化学插层锂电池 (5)1.3 干燥聚合物电解质锂电池 (7)第二章锂电池的现状与发展 (8)第三章锂电池的结构和固态电解质 (9)3.1 正极材料 (9)3.2 负极材料 (12)3.3 聚合物和液体电解质 (14)3.4 电极-电解液界面 (16)3.5 固态电解质 (17)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)锂电池固态电解质的应用和研究进展摘要人们对便携式电子设备日益增长的需求推动了可再充电固态电池技术的发展。
我们选择了锂离子电池系统，因为它能提供高能量密度，灵活和轻便的设计，并且寿命比同类电池技术更长。
我们简要介绍了锂基可再充电电池的发展情况，重点陈诉了目前的研究策略，并讨论了这些电源系统的综合理论，表征，电化学性能和安全性方面所面临的挑战。
关键词：锂电池固态电解质引 言充电式锂离子电池作为便携设备，娱乐设备，计算设备和通讯设备的关键部件，为当今信息、流动社会所必需。
尽管全世界的电池销量在急剧的增长，但电池技术的基础理论却是发展缓慢，严重滞后。
现有的这些电池技术理论（例如镍—镉、镍—金属氢化物或锂离子）的发展远远不能满足人们对高性能电池的需求。
当然，储能技术的进步是不能与计算机工业发展的速度相提并论的（穆尔定律预测每两年内存容量增加了一倍）（图1）。
虽说如此，然而过去的十几年中，电化学方面还是取得了一定的进展，出现了MeH –Ni 和锂离子电池的新兴技术。
目前这些电池技术正在逐步取代大家所熟知的镍镉电池。
锂离子电池用电解质材料从其形态上讲主要有电解液（液态）、凝胶电解质（半固态）和固态电解质三种类型，电解质材料从技术发展方向上看大体存在着“液态→固态”的发展规律，但也不绝对。
采用有机电解液的传统锂离子电池，因有过度充电、内部短路等异常时可能导致电解液发热，有自燃或甚至爆炸的危险。
而将有机电解液代之以固态电解质的全固态电池，其安全性可大幅提高。
