硫化物全固態(tài)鋰離子電池憑借高能量、快速充放電、低溫性能好以及高安全性、長壽命等優(yōu)點，開創(chuàng)性地解決了液態(tài)鋰電池存在的能量密度低、易燃、易爆等一系列問題，成為一項顛覆性前沿科技。硫化物固體電解質(zhì)具有電位窗寬、電壓高；輸率為 1（液體為 0.5），傳輸速率快；無溶媒核，擴散速度快；界面副反應少；高溫下（60℃）不氧化、低溫下不凝固等優(yōu)勢，使硫化物全固態(tài)鋰電池同時兼有高能量密度和高倍率性能，是電動汽車電源的最佳選擇，世界眾多車企紛紛投入硫化物全固態(tài)鋰電池的研發(fā)，并發(fā)布了量產(chǎn)計劃。

青島能源所武建飛研究員帶領的先進儲能材料與技術研究組，堅持關鍵材料與工藝技術研發(fā)為一體，深耕硫化物全固態(tài)鋰離子電池領域的基礎科學問題和電池規(guī)?；苽浼夹g，近年來取得了一系列突破性進展。

硫化物全固態(tài)鋰離子電池的關鍵核心材料是硫化物電解質(zhì)，目前已報道的硫化物電解質(zhì)的室溫離子電導率達到了10-3~10-2S cm-1，已超過液態(tài)鋰離子電池的電解質(zhì)的離子電導率。多年來，團隊致力于開發(fā)高性能硫化物固體電解質(zhì)（Journal of Alloys and Compounds；專利 202110579229.5)，利用高通量計算方法，開發(fā)出高電導率的硫化物固體電解質(zhì)，其室溫離子電導率均達到國際水平。并且已建立硫化物固體電解質(zhì)中試生產(chǎn)線，具備公斤級批量制備能力。

在此基礎上，針對硫化物電解質(zhì)空氣穩(wěn)定性的研究，近期又取得關鍵性進展，相關成果發(fā)表在 ChemElectroChem，通過軟酸 Sb5+和硬堿 O2-對 Li10SnP2S12 電解質(zhì)進行雙摻雜，一方面束縛了 S2-從晶格中逃逸，避免生成 H2S；另一方面增強了 P-S 鍵的強度，抑制了電解質(zhì)在高電位下氧化為 P2S5和S。在-10℃露點下，空氣穩(wěn)定性較 Li6PS5Cl 提高近 20 倍，從而獲得了兼具高離子電導率、電化學穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性優(yōu)異的硫化物電解質(zhì)材料。

圖1 空氣穩(wěn)定硫化物電解質(zhì)

為了突破硫化物全固態(tài)軟包鋰電池工業(yè)化制備的技術瓶頸，團隊自主創(chuàng)新了多項關鍵技術：制備出厚度低于 20μm的超薄電解質(zhì)膜技術；開發(fā)高穩(wěn)定性電極包覆技術；構(gòu)建了穩(wěn)定的電極/電解質(zhì)界面技術；勻漿、涂布、電極成型等技術；成功開發(fā)出具有優(yōu)異倍率和低溫性能的軟包電池（10C（6min）倍率下充電，容量達到 63.5%，-40℃下放電容量達 31%）；率先突破全固態(tài)軟包鋰電池循環(huán)壽命差的技術難點，成功開發(fā)出長循環(huán)壽命的全固態(tài)軟包鋰電池，循環(huán) 850 次，容量保持率為 94%。

目前，團隊完成了實驗室技術制造，已建立一條全固態(tài)軟包電池實驗室生產(chǎn)線，探索出硫化物全固態(tài)電池生產(chǎn)模式，為推動高性能、低成本、大容量、高安全硫化物全固態(tài)軟包電池的工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎。

圖 2 硫化物全固態(tài)鋰電池電化學性能

論文第一作者為高靜，通訊作者為武建飛研究員。上述工作獲得了國家自然科學基金、中科院潔凈能源實驗室合作項目、山東省重大國際合作項目、山東能源研究院重點項目等的支持。（文/圖 高靜 王誠）

審核編輯 ：李倩