硫化物體系：開發(fā)潛力最大，難度也最大

硫化物電解質(zhì)是電導(dǎo)率最高的一類固體電解質(zhì),室溫下材料電導(dǎo)率可達10-4～10-3S/cm,且電化學窗口達5V以上,在鋰離子電池中應(yīng)用前景較好,是學術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的重點。因為其擁有能與液態(tài)電解質(zhì)相媲美的離子電導(dǎo)率，是在電動汽車方向最有希望率先實現(xiàn)滲透的種子選手，同時也最有可能率先實現(xiàn)快充快放。

受日韓企業(yè)熱捧。硫化物固態(tài)電池的開發(fā)主要以豐田、三星、本田以及寧德時代為代表，其中以豐田技術(shù)最為領(lǐng)先，其發(fā)布了安時級的Demo電池以及電化學性能，同時，還以室溫電導(dǎo)率較高的LGPS作為電解質(zhì)，制備出較大的電池組。

對環(huán)境敏感，存在安全問題。硫化物固態(tài)電解質(zhì)擁有最大的潛力，但開發(fā)進度也處于最早期。其生產(chǎn)環(huán)境限制與安全問題是最大的阻礙。硫化物基固態(tài)電解質(zhì)對空氣敏感，容易氧化，遇水易產(chǎn)生H2S等有害氣體，這意味著生產(chǎn)環(huán)境的控制將十分苛刻，需要隔絕水分與氧氣，而有毒氣體的產(chǎn)生也與固態(tài)電池的初衷相悖。對此企業(yè)的解決方案主要為：（1）開發(fā)不容易產(chǎn)生硫化氫氣體的材料，（2）在全固態(tài)電池中添加吸附硫化氫氣體的材料，（3）為電池設(shè)計抗沖撞構(gòu)造。但這些做法會導(dǎo)致電池體積增大以及加大成本。除此以外，硫化物固態(tài)電池在充放電過程中由于體積變化，電極與電解質(zhì)界面接觸惡化，導(dǎo)致較大的界面電阻，較大的體積變化會惡化其與電解質(zhì)之間的界面。因此，硫化物體系是當前開發(fā)難度最大的固態(tài)電解質(zhì)。

生產(chǎn)工藝上，涂布+多次熱壓、添加緩沖層改善界面性能。硫化物固態(tài)電池多已實現(xiàn)涂布法進行樣品生產(chǎn)，同時，生產(chǎn)環(huán)境需要嚴格控制水分。為了解決界面問題，企業(yè)往往采取熱壓的方式增強電解質(zhì)與電極材料的接觸。此外，通過在電極與電解質(zhì)之間渡上一層緩沖層，改善界面性能。寧德時代在硫化物體系也進行了前瞻布局，并初步設(shè)計了其工藝路線，其工藝路線為：正極材料與硫化物電解質(zhì)材料的均勻混合與涂覆，經(jīng)過一輪預(yù)熱壓，形成連續(xù)的離子導(dǎo)電通道。經(jīng)過二次涂覆硫化物之后，再進行熱壓，固態(tài)化之后可以去掉孔隙，再涂覆緩沖層后與金屬鋰復(fù)合疊加。

綜合看來，聚合物體系工藝最成熟，率先誕生EV級別產(chǎn)品，其概念性與前瞻性引發(fā)后來者加速投資研發(fā)，但性能上限制約發(fā)展，與無機固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合將是未來可能的解決路徑；氧化物體系中，薄膜類型開發(fā)重點在于容量的擴充與規(guī)?；a(chǎn)，而非薄膜類型的綜合性能較好，是當前研發(fā)的重點方向；硫化物體系是最具希望應(yīng)用于電動車領(lǐng)域的固態(tài)電池體系，但處于發(fā)展空間巨大與技術(shù)水平不成熟的兩極化局面，解決安全問題與界面問題是未來的重點。