有机无机复合固态电解质的制备及电性能研究

臧海洲，刘邵帅，许 剑，安 曼，成志秀

（中国乐凯集团有限公司 河北 保定 071054）

1 引言

目前液态锂电池在电池性能提升上存在限制，而且有机溶剂存在泄漏、燃烧、爆炸等安全隐患。相比于传统的液态锂离子电池，固态锂电池实现了安全与性能的双提升。基于对高能量密度和高安全技术的需求，固态电解质引发了人们越来越多的关注[1]。

全固态锂电池按电解质来分类可分为无机固态电解质锂电池和有机固态电解质锂电池两大类。根据全固态锂离子电池的研究与开发，全固态电解质的研究主要集中于氧化物、硫化物和聚合物三种材料上。前两者属于无机固态电解质，后者属于有机固态电解质。

室温下无机固态电解质具有较高的离子电导率，例如NaSiCON 型磷酸盐离子导体[2]、石榴石型氧化物LixLa3M2O12（M 代表Ta、Nb、Zr 元素）[3]和钙钛矿型钛酸镧锂[4]。但是无机固态电解质晶体内部晶界电阻非常大，与电极界面相容性较差，界面阻抗较大，使得锂离子在电极与电解质界面处的迁移存在着较大的阻碍，从而影响电池容量的发挥[5]。另外，无机固体电解质的制备复杂。这些缺陷极大地限制了无机固态电解质在固态锂电池中的应用。与无机固态电解质相比，有机聚合物固态电解质具有结构相对柔性、与电极的相容性好、界面阻抗小等优点；此外，聚合物电解质通常具有良好的成膜性能，制备方法简单，并且还可以通过控制电解质膜的厚度来提高锂离子电池的能量密度，是最有机会实现商业化应用的一类固态电解质，但聚合物固态电解质存在室温离子电导率较低、界面不稳定等问题。……