MIT最新NatureEnergy：薄且坚固的固态电解质！

　　研究背景

　　改善锂电池安全性的最有前途的方法之一是用固态电池（SSB）中的“固态”锂导电电解质陶瓷代替传统LIB中的“液体”离子导电电解质和聚合物隔膜。与氧化稳定性差且锂离子转移数低的聚合物电解质相比，许多陶瓷SSB电解质的阳离子转移数接近于1，从而避免了在阴离子迁移上浪费宝贵的潜力（能量）。然而，氧化物面临着三个主要缺点，这些缺点成了当前的商业化的巨大挑战。首先，氧化物易碎，并且具有不利的机械性能（例如，高的杨氏模量，低的断裂韧性），这可能会抑制界面的紧密接触并需要其他技术解决方案（例如，缓冲层，电解质和添加剂的混合）。一旦减小厚度，机械方面挑战可能会变得更加明显。因此，应进一步注意界面处的化学-电-机械现象。其次，氧化物固体电解质与当前的阴极化学物质之间的相容性有限，这主要与组分之间的共烧结步骤中涉及的高温过程有关。因此，降低加工温度是确保良好化学相容性的必要先决条件。第三，氧化物通常比其他种类的电解质（硫化物和聚合物）具有更高的密度，这不利于总的重量能量密度，因此必须使用锂金属阳极和高压阴极。

　　速览

　　本综述批判性地讨论了SSB加工的研究现状以及最近的成本计算，并根据厚陶瓷和薄陶瓷的性能参数比较了SSB氧化物电解质材料和加工设置。对于未来的SSB设计而言，除了Arrhenius锂传输的经典图和电化学稳定性窗口之外，至关重要的是还需要掌握热处理预算和氧化物固态电解质（即LiPON、钠超离子导体、钙钛矿和石榴石）的相的稳定性。厚度接近锂离子电池隔膜的SSB氧化物电解质膜可为低温陶瓷制造和降低成本方面提供充足的机会。