新技术及复合材料可提高离子电导率

一、桑德集团研发LATP－WO3膜层锂片层技术，提高固态电池离子电导率

概述无机固态电解质材料中磷酸钛铝锂Li1＋xAlxTi2－x（PO4）3（简称LATP），室温下拥有相对更高的离子电导率，在水和空气中能稳定存在，且其合成方法简单的优点受到更加广泛的关注。但是LATP容易与锂金属发生反应，使LATP中的Ti4＋被还原成Ti3＋，导致锂离子导体LATP中产生电子传导，进而降低了LATP对锂片的稳定性。桑德集团有限公司利用在金属锂片表面设置Li3PO4膜层和LATP膜层方法缓解上述问题。

专利名称全固态锂离子电池及其制备方法

主要目的缓解现有技术中以金属锂片作为负极时，金属锂片产生的锂枝晶容易与LATP发生氧化还原反应，导致在锂离子导体LATP中产生电子传导，影响LATP对锂片的稳定性的技术问题，从而达到提高金属锂片和LATP固态电解质稳定性的技术效果。

锂片膜层主要制备工艺

测试数据在60℃下，分别对覆有Li3PO4／LATP的金属锂片制成的固态电池与传统锂片电池在不同时间下的阻抗进行测试，测试结果如下表，显示出添加Li3PO4／LATP膜层后的固态电池锂离子电导率有显著提升，且随时间的增加，离子电导率数据呈逐渐增加的趋势，而无膜层的呈现出衰减趋势。由于离子电导率的增加更有利于锂离子的脱嵌，此膜层的研发应用提升了全固态锂离子电池后期的电性能。

二、桑德集团采用聚碳酸烯基酯为复合材料，将硫化物固态电解质离子电导率提高一个数量级

概述硫化物固态电解质柔韧性差，制备工艺复杂，制成的电解质膜存在厚度大，柔韧性差，可加工性差等特点。而通过复合手段，得到的聚合物／无机复合型固态电解质则兼具上述两种材料的优点，是最有应用前景的电解质材料。在聚合物／硫化物复合固态电解质中，聚醚类聚合物（如聚环氧乙烷，PEO）／硫化物复合固态电解质是研究的重点。

然而，研究发现，硫和聚醚类的醚氧键发生反应，导致硫或硫化物在聚醚类的聚合物中发生溶解现象，从而会在硫化物复合电解质制备成膜时，产生杂相，导致离子电导率降低。为了解决现有技术的硫化物复合固态电解质中，硫或硫化物在聚醚类的聚合物中发生溶解现象，而在硫化物复合固态电解质制备成膜时，产生杂相，导致离子电导率降低的技术问题，桑德集团发明了一种硫化物复合固态电解质，通过聚碳酸烯基酯与制备硫化物固态电解质基体的原料制备而成、或通过聚碳酸烯基酯与硫化物固态电解质基体制备，从而解决上述导致离子电导率降低现象。

专利名称一种硫化物复合固态电解质及其制备方法、固态电池

主要目的避免传统硫化物固态电解质制备时，硫和聚醚类的醚氧键发生反应而造成的溶解现象所产生的杂相，提高了硫化物复合固态电解质的离子电导率。

硫化物复合固态电解质主要制备步骤

测试数据采用交流阻抗法对硫化物复合固态电解质膜的电导率进行测定。测量前在充满氩气的手套箱中组装好阻塞型电池，将硫化物复合固态电解质膜（CSE）冲成直径为1cm的圆片，然后夹在两个不锈钢（SS）电极之间，组装成不绣钢／硫化物复合固态电解质膜／不绣钢（SS／CES／SS）的测量体系。釆用电化学工作站CHI660C（上海辰华仪器公司）进行交流阻抗谱测试，测试过程中，设置交流微扰幅度为5mV，扫描频率范围为100KHz～0．1Hz。测量体系的温度范围为20～80℃，每隔5℃进行一次测量。

通过对比样本与对比例数据，可以看出，采用聚碳酸烯基酯制备得到的硫化物复合固态电解质膜的离子电导率，均比采用聚环氧乙烷制备得到的硫化物复合固态电解质膜离子电导率高，甚至提高了一个数量级。