中國粉體網訊 目前為止，研究較多的固態電解質有3類：氧化物固態電解質、硫化物固態電解質、聚合物固態電解質。
氧化物固態電解質離子導電率適中，剪切模量高，電化學窗口寬，對空氣穩定，但是部分氧化物與電極接觸時會發生副反應。
硫化物固態電解質因其高電導率（如Li10GeP2S12，離子電導率達到了10-2S/cm，甚至超越了液態電解液）而廣受研究者的關注，但是空氣環境中易生成有毒的H2S氣體，此外，電化學/化學穩定性、與電極材料的兼容性、成本等方面也存在挑戰。
聚合物固態電解質質量輕，易形成彈性良好的薄膜，但是其離子電導率低、機械性能差，不能匹配高壓正極材料。
為了深入了解固態電解質的發展狀況，中國粉體網邀請到了中國科學院青島生物能源與過程研究所固態能源系統技術中心的鞠江偉博士做客對話訪談，聊聊其課題組首創的“剛柔并濟”聚合物復合固態電解質。
中國科學院青島生物能源與過程研究所
固態能源系統技術中心
由該所研究員崔光磊于2009年組建
歷經11年科研攻關
在國際上首創“剛柔并濟”聚合物復合固態電解質
秉承“功（率）能（量）兼備”的系統設計理念
開發出具有完全自主知識產權的高比能
高安全、高耐深海壓、長使役壽命的
固態鋰電池及深海特種電源系統
粉體網：請問鞠博士，目前您及您的課題組的研究方向主要有哪些方面？
鞠博士：固態鋰電池是我們實驗室最主要的研究方向，圍繞這一研究方向，我們具體進行：
（1）固態電解質的設計開發，包括硫化物、氧化物、聚合物及復合電解質；
（2）電極-電解質固-固界面優化，包括固-固界面的接觸優化、正負極與電解質界面相容性優化；
（3）具有特定功能材料的開發，例如耐氧化、耐還原硫化物電解質材料，兼顧離子、電子電導及儲鋰能力的硫化物材料。
除固態鋰電池外，我們實驗室在低成本固態鈉離子電池、固態鋅離子等方向有多年的研究積累并取得了較好的研究進展。
粉體網：基于目前氧化物、硫化物、聚合物固態電解質，您覺得復合固態電解質會是未來的趨勢嗎？
鞠博士：是的，復合固態電解質應是大勢所趨。因為單一電解質各有利弊，唯有復合才能取長補短。像氧化物、硫化物電解質雖然電導率高，但是質地硬脆，不易工程化操作且與電極固固接觸相容性差；而聚合物電解質室溫電導率低，但柔軟、易加工。因而二者復合之后的電解質兼顧了電導率、固固界面相容性和可加工性的優勢。例如聚環氧乙烷與氧化物的復合電解質，聚四氟乙烯與硫化物的復合電解質的優異性能都顯示出復合電解質未來商業化的潛力。我們實驗室開發的具有“三相滲流”結構特征的硫化物-聚合物復合電解質室溫下Li+電導率高于3mS/cm，其Li+輸運能力可媲美甚至超過商用電解液。
粉體網：能講一下您在固態電解質固-固界面問題方面做了哪些改善嗎？
鞠博士：我們已從三個方面成功改善了固態電池中的固-固界面相容性，
（1）固固界面接觸
我們采用原位聚合的策略，將溶有鋰鹽和引發劑的聚合物單體溶液注入電芯中，在一定條件下，如加熱，引發聚合物單體聚合。由于單體溶液具有很好的流動性和浸潤性，因此他們可以填充固固界面之間的孔隙，保證了固固界面的緊密接觸。
（2）高電壓正極
針對硫化物基固態電池復合正極中高電壓氧化物正極與硫化物電解質的界面反應問題，我們通過對正極材料表面包覆如BaTiO3、LiZrPO4等材料，實現了二者Li+化學式差之間的順利過渡，抑制了二者之間的（電）化學反應。
（3）硫化物電解質
同樣針對上述問題，從硫化物電解質的角度出發，根據路易斯酸堿理論設計了新型耐氧化的硫化物電解質材料，從本質上抑制了二者之間的反應。
粉體網：你們課題組所研究的“剛柔并濟”的復合聚合物固態電解質電池目前體積能量密度可以做到多少？如何提高能量密度？
鞠博士：固態體積能量密度已超過1000Wh/L。質量能量密度達到520Wh/Kg。
目前我們從三個方面提升電池的能量密度：
（1）電解質方面
基于高電導率的硫化物電解質和新型粘結劑，通過干法策略開發超薄的“剛柔并濟”復合固態電解質薄膜，減小電解質占比；
（2）負極方面
目前主要開展無負極和高容量微（納）米硅負極的設計開發，從而減小負極占比；
（3）正極方面
我們正與山東豐元化學股份有限公司合作開發高容量四元和無鈷正極材料，并通過正極表面包覆，結合我們開發的高電導率耐氧化硫化物電解質材料，提高了活性物質在復合正極中的占比，增大了正極的厚度，提高了電池中正極的占比，并實現了固態電池在高面載下的容量正常發揮，室溫0.1C下達到8mAh/cm2；0.2C下7mAh/cm2。
粉體網：你們課題組所研究的“剛柔并濟”的復合聚合物固態電解質電池除了之前深海探測領域的應用，有沒有布局新能源汽車的考量？
鞠博士：我們一直在積極布局新能源汽車。為此，我們牽頭了“十三五”期間國家重點研發計劃——新能源汽車專項——高比能固態鋰電池技術并已順利結題。基于該項目制備的“剛柔并濟”的復合聚合物固態電解質電池單體能量密度達到350Wh/kg，成功實現了裝車示范。
