硫化物薄膜及全固态电池

硫化物固态电解质的电导率高，并且电化学稳定窗口较宽，且兼具强度和加工性能、界面相容性好，是理论上最佳的固态电解质材料，被认为是未来固态电池最具发展潜力的技术路线。

然而，硫化物电解质刚度小，杨氏模量约为20GPa，实际使用需要在压力（300MPa）下形成较厚（约1000μm）的电解质层。此外，为实现正极活性物质粉体与固态电解质的充分接触，降低电极材料/电解质界面阻抗，还需要将正极材料与大量的硫化物电解质充分混合，制备正极复合电极。电解质层和复合正极中硫化物固态电解质的大量使用，使得全固态电池的实际比能量远低于理论值，制约了其实际应用。

为减少电解质用量、提升固态电池的实际比能量，文献中一般采用聚合物粘结剂制备硫化物电解质薄膜，提升电解质层机械强度。硫化物电解质薄膜的制备方法主要有浆料涂布法和干粉辊压法。

浆料涂布法可以利用现有的锂离子电池工艺设备，但溶剂与电解质之间可能存在副反应，且固态电解质溶解再析出后离子电导率大幅度下降达一个数量级。

干粉辊压法不需要使用溶剂，避免了溶剂与硫化物电解质之间的副反应以及由此过程导致的离子电导率降低。干法制备一般采用热压法，例如将聚四氟乙烯（PTFE）或聚环氧乙烷（PEO）与硫化物电解质热压成复合电解质膜。热压操作不仅需要专用热辊压装置，而且有一定的能耗。

目前，主要基于PTFE粘结剂成纤化的主流无溶剂工艺存在粘结性不佳、机械性能差、界面电化学不稳定等劣势。

此前，安徽大学朱凌云教授在接受中国粉体网采访时表示，硫化物固态电解质的稳定性研究可能会结合在硫化物电解质薄膜的制造工艺中，在电解质薄膜的生产过程中要求硫化物固态电解质与高分子粘结剂或者是其他添加剂能够更好的相互吻合可能是更好的一个方向。