在眾多用于全固態(tài)鋰電池（ASSLB）的固體電解質(zhì)（SEs）中，硫化物SEs因其優(yōu)異的離子電導(dǎo)率和出色的成型性而備受關(guān)注。然而，從其在電池集成和生產(chǎn)方面的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，構(gòu)建兼容的電解質(zhì)/電極界面和開(kāi)發(fā)可用的規(guī)模加工技術(shù)仍然極具挑戰(zhàn)性。

在此，北京科技大學(xué)范麗珍教授等人針對(duì)當(dāng)前關(guān)于界面問(wèn)題的基本理解進(jìn)行了批判性概述，并分析了硫化物基全固態(tài)電池面臨的主要加工挑戰(zhàn)。

首先，作者分析了基于硫化物的ASSLB中的界面問(wèn)題和潛在機(jī)制，如剛性物理接觸和損失、（電）化學(xué)界面反應(yīng)、鋰枝晶生長(zhǎng)與滲透等。相應(yīng)地，作者徹底總結(jié)和討論了解決這些界面問(wèn)題和穩(wěn)定電解質(zhì)-電極界面的界面工程。此外，作者從成本效益和能量密集設(shè)計(jì)方面系統(tǒng)地討論了電解質(zhì)放大加工和電池集成面臨的挑戰(zhàn)。

同時(shí)，重點(diǎn)介紹了加工處理策略的最新進(jìn)展，包括電解質(zhì)的濕法合成、懸浮合成及片狀電池的制造協(xié)議。最后，作者對(duì)可控界面穩(wěn)定性設(shè)計(jì)和放大加工處理制造的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

圖1. 基于硫化物SE的ASSLB實(shí)際應(yīng)用所面臨的加工挑戰(zhàn)

為了加速硫化物基 ASSLBs 的實(shí)際應(yīng)用，作者展望如下：

（1）在界面兼容性方面，正極界面工程應(yīng)進(jìn)一步考慮導(dǎo)致彈性界面和在循環(huán)過(guò)程中保持緊密接觸的設(shè)計(jì)原則；負(fù)極界面工程應(yīng)更加關(guān)注復(fù)合負(fù)極的構(gòu)建，以同時(shí)抑制循環(huán)過(guò)程中的枝晶生長(zhǎng)和體積膨脹。

（2）放大化規(guī)模加工方面，可擴(kuò)展的漿料澆注工藝如典型的卷對(duì)卷技術(shù)適用于片狀 ASSLB 的高產(chǎn)量。然而，片狀電極和SE膜的受損機(jī)械性能應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化；此外，應(yīng)總結(jié)有關(guān)有利離子電導(dǎo)率、質(zhì)量負(fù)載和機(jī)械性能的詳細(xì)工業(yè)指標(biāo)，以彌合學(xué)術(shù)研究和工業(yè)生產(chǎn)之間的差距；單元集成設(shè)計(jì)是另一個(gè)需要優(yōu)化的問(wèn)題，層連接的方法仍然沒(méi)有定論；同時(shí)，硫化物基ASSLBs的制造成本應(yīng)進(jìn)一步降低，即原材料成本、合成成本和加工成本。

總之，該綜述為高能量、安全和長(zhǎng)壽命硫化物基全固態(tài)電池的實(shí)際應(yīng)用提供了未來(lái)發(fā)展途徑的基礎(chǔ)和工程觀點(diǎn)。

圖2. 片狀正極/SE制造、鋰金屬負(fù)極加工和片狀電池組裝的示意圖

Challenges, interface engineering, and processing strategies toward practical sulfide-based all-solid-state lithium batteries, InfoMat 2022. DOI: 10.1002/inf2.12292