玻璃陶瓷材料用于锂电池固体电解质一
陶瓷电解质固态电池
陶瓷电解质固态电池陶瓷电解质固态电池，这可真是个超酷的玩意儿呢！你想啊，现在咱们用的那些电池，总是有各种各样的小毛病。
比如说吧，传统的锂电池，充电时间长，用久了电量还掉得特别快，就像个调皮的小孩子，越来越不听话。
但是这个陶瓷电解质固态电池就不一样啦。
它就像是电池界的超级英雄。
为啥这么说呢？因为它的电解质是陶瓷的呀。
这陶瓷电解质可厉害了，就像给电池穿上了一层坚固又靠谱的铠甲。
这层铠甲能让电池变得超级稳定，不会像那些普通电池一样，稍微受点热或者冷就开始闹脾气。
比如说在大夏天，普通电池在高温下可能就会变得很危险，但是陶瓷电解质固态电池就稳如泰山，一点都不害怕。
而且哦，这个电池的能量密度还特别高。
这意味着啥呢？就是同样大小的电池，它能储存更多的电呢。
就好比同样是一个小盒子，普通盒子只能装一点点糖果，但是这个陶瓷电解质固态电池的盒子就能装好多好多糖果，这电量多得都让人忍不住想偷笑。
再说说它的安全性吧。
那些传统电池有时候会漏液，就像一个漏水的小瓶子，搞得一团糟。
可是陶瓷电解质固态电池就不会这样啦，它紧紧地把自己包裹得好好的，就像一个严严实实的小堡垒，不会轻易让危险的东西跑出来，让我们用起来特别安心。
从环保的角度看，它也很棒。
现在大家都很关心地球妈妈的健康，这个电池因为它的高性能，可以减少很多电池的使用数量，这样就会减少很多电池垃圾啦。
它就像一个小小的环保卫士，默默地为我们的地球做贡献。
不过呢，这陶瓷电解质固态电池也不是十全十美的。
它现在的成本还比较高，就像一个奢侈品一样，不是那么容易就能走进千家万户的。
但是科学家们就像一群勤劳的小蜜蜂，正在努力地想办法降低它的成本呢。
我相信在不久的将来，这个超酷的陶瓷电解质固态电池就会像手机一样，成为我们生活中非常常见又离不开的东西啦。
到时候，我们就可以尽情享受它带来的超级便利，再也不用担心电池的那些小烦恼喽。
金属锂负极的机遇与挑战
金属锂负极的机遇与挑战早在索尼推出首款商用锂离子电池之前采用金属锂负极的锂电池已经被广泛的应用，但是金属锂负极在充电的过程中存在锂枝晶的问题，锂枝晶会引起两方面的问题：1)锂枝晶生长到一定的程度后发生断裂成为死锂，导致电池容量衰减；2)锂枝晶不断生长，最终会刺穿隔膜，导致正负极短路，引发热失控。
鉴于以上原因，早期的金属锂电池都是作为一次电池使用，虽然其比能量很高，但是由于成本高昂，导致其应用领域受限，只能应用在一些高端领域。
随着人们对锂离子电池能量密度的要求不断提高，现有的石墨/过渡金属氧化物体系已经难以满足超高比能量的要求，于是金属锂负极由开始进入人们的视野。
要采用金属锂负极首先要解决的就是锂枝晶的问题，传统的固体电解质很难在机械强度和离子电导率两个方面都满足金属锂电池的要求，好在人们已经寻找到了克服锂枝晶的有效方法，为金属锂负极的应用铺平了道路。
近日，来自法国巴黎的A. Mauger等人在Journal of Power Source杂志上发表文章，全面回顾了金属锂负极的研究成果。
1. 金属锂负极表面研究1.1提高金属锂负极的活性面积研究显示降低金属锂表面的电流密度可以显著的抑制锂枝晶的产生，为了提高金属锂负极的比表面积，降低电流密度，人们尝试将金属锂制备成为粉末，但是金属锂粉不但昂贵，而且十分危险，因此该方法并不适用。
另外一种方法是微针表面改性法，利用装由微针的滚轮，可以在金属锂负极的表面产生凹坑，研究显示这种方法可以显著的降低电池的阻抗和极化。
1.2优化Li-电解液界面机械特性为了抑制锂枝晶的生长，固态电解质的剪切模量需要达到6GPa，聚合物电解质的剪切模量通常可以达到105Pa，能够长期抑制锂枝晶的生长，防止正负极短路。
1.3金属锂表面保护在金属锂负极的表面加上一层无机或有机人造SEI膜层，不仅能够使得Li+沉积的更加均匀，还能在Li+沉积时产生必要的应力，防止锂枝晶的产生。
另外一种行之有效的办法是在电解液种添加少量的还原电势稍低于Li+的Cs+和Rb+，研究显示在Cs+和Rb+浓度<0.1mol/L时，当局部形成Li枝晶时，由于较高的电流密度，会吸引Cs+和Rb+，从而在枝晶的表面形成一层带有正电荷的离子层，从而对Li+形成排斥，促使Li+到其他区域沉积，从而阻止锂枝晶的生长。
Li3PS4玻璃陶瓷电解质的制备及其电化学性能
李 杨， 韩奇高， 徐志彬， 桑 林， 丁 飞 (中国电子科技集团公司 第十八研究所 化学与物理电源重点实验室，天津 300384)
摘要：采用高能球磨配合热处理的方法成功制备了 Li3PS4 玻璃陶瓷硫化物固态电解质。通过对 Li3PS4 玻璃前驱体进行
热分析，确定了获得 b-Li3PS4 的热处理温度为 243 ℃，Li3PS4 玻璃陶瓷室温离子电导率达 7×10－4 S/cm。循环伏安以
采用日本理学rigakudx射线衍射仪对硫化物固态电解质进行晶体结构分析x射线衍射xrd扫描角度范围为1040扫描速度为5min12电池装配与电化学性能测试硫化物固态电池内部呈三明治结构即在电解质层的两端铺上正极和负极材料采用不锈钢充当集流体
研究与设计
Li3PS4 玻璃陶瓷电解质的制备及其电化学性能
文献标识码：A
文章编号：1002-087 X(2019)06-0937-02
Synthesis and electrochemical performances of Li3PS4 glass-ceramic electrolyte
LI Yang, HAN Qi-gao, XU Zhi-bin, SANG Lin, DING Fei
目前电导率最高的硫化物电解质包括晶态硫化物电解质 (如 thio-LISICON 等)和玻璃陶瓷硫化物电解质。东京工业大学 的 Kanno 等人利用异价元素掺杂的方式获得 Li3.25Ge0. P S 25 0.75 4 晶 态材料[3]，室温离子电导率可达 2.2× 10－3S/cm；他们开发的 Li10GeP2S12 室温离子电导率高达 1.2× 10－2 S/cm[4]；近期，该课题组 与丰田公司合作开发的新型硫化物电解质 Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3， 27 ℃ 下离子电导率高达 2.5× 10－2 S/cm。
固态锂电池能量密度极限
固态锂电池能量密度极限1.引言1.1 概述固态锂电池作为一种新兴的能源储存技术，被广泛应用于电动汽车、便携电子设备以及可再生能源系统等领域。
相比于传统的液态锂电池，固态锂电池具有更高的安全性、更长的寿命和更大的能量密度潜力。
本文旨在探讨固态锂电池的能量密度极限，并提出提升能量密度的途径。
能量密度是指单位体积或单位质量的电池所存储的能量量。
目前，固态锂电池的能量密度相对较低，限制了其在一些领域的使用。
因此，研究提升固态锂电池能量密度的方法对于推动其发展具有重要意义。
在本文的正文部分，我们将首先回顾现有固态锂电池的能量密度水平。
随后，我们将探讨固态锂电池能量密度提升的途径，包括材料的改进、电解质的优化、界面的优化等方面。
这些方法不仅可以提高固态锂电池的能量密度，还可以改善其循环性能和安全性。
最后，本文将给出固态锂电池能量密度的极限，并展望未来的发展方向。
尽管固态锂电池在能量密度方面存在挑战，但随着材料科学和电化学领域的进步，我们有理由相信，在不久的将来，固态锂电池的能量密度将达到甚至超越传统液态锂电池的水平。
通过对固态锂电池能量密度的深入研究，我们可以更好地了解其潜力和发展方向，为电动汽车、可再生能源系统等领域的应用提供更可靠、更高效的能源存储解决方案。
随着技术的进步和研究的深入，固态锂电池有望成为未来能源领域的重要支撑，为实现可持续发展做出贡献。
1.2文章结构本文将按照以下结构进行论述：引言部分概述固态锂电池的能量密度极限问题，并介绍文章的结构。
接着，正文部分将探讨目前固态锂电池的能量密度状况，以及提升其能量密度的途径。
最后，结论部分将给出固态锂电池能量密度的极限，并展望未来的发展方向。
通过以上结构，本文将全面而系统地分析固态锂电池的能量密度问题。
1.3 目的本文的目的是探讨固态锂电池能量密度的极限，并提出未来发展方向。
在当今电动汽车和便携设备的快速发展背景下，如何提高电池的能量密度成为了一个重要的研究方向。
全固态锂离子电池关键材料详解
全固态锂离子电池关键材料详解全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液，有望从根本主解决电池安全性问题，是电动汽车和规模化储能理想的化学电源。
其关键主要包括制备高室温电导率和电化学稳定性的固态电解质以及适用于全固态锂离子电池的高能量电极材料、改善电极/固态电解质界面相容性。
全固态锂离子电池的结构包括正极、电解质、负极，全部由固态材料组成，与传统电解液锂离子电池相比具有的优势有：①完全消除了电解液腐蚀和泄露的安全隐患，热稳定性更高；②不必封装液体，支持串行叠加排列和双极结构，提高生产效率；③由于固体电解质的固态特性，可以叠加多个电极；④电化学稳定窗口宽（可达5V以上），可以匹配高电压电极材料：⑤固体电解质一般是单离子导体，几乎不存在副反应，使用寿命更长。
固态电解质聚合物固态电解质聚合物固态电解质（SPE），由聚合物基体（如聚酯、聚酶和聚胺等）和锂盐（如LiClO4、LiAsF4、LiPF6、LiBF4等）构成，因其质量较轻、黏弹性好、机械加工性能优良等特点而受到了广泛的关注。
发展至今，常见的SPE包括聚环氧乙烷（PEO）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚环氧丙烷（PPO）、聚偏氯乙烯（PVDC）以及单离子聚合物电解质等其它体系。
目前，主流的SPE基体仍为最早被提出的PEO及其衍生物，主要得益于PEO 对金属锂稳定并且可以更好地解离锂盐。
然而，由于固态聚合物电解质中离子传输主要发生在无定形区，而室温条件下未经改性的PEO的结晶度高，导致离子电导率较低，严重影响大电流充放电能力。
研究者通过降低结晶度的方法提高PEO链段的运动能力，从而提高体系的电导率，其中最为简单有效的方法是对聚合物基体进行无机粒子杂化处理。
目前研究较多的无机填料包括MgO、Al2O3、SiO2等金属氧化物纳米颗粒以及沸石、蒙脱土等，这些无机粒子的加入扰乱了基体中聚合物链段的有序性，降低了其结晶度，聚合物、锂盐以及无机粒子之间产生的相互作用增加了锂离子传输通道，提高电导率和离子迁移数。
陶瓷涂层在锂电池中的应用
陶瓷涂层在锂电池中的应用锂离子电池具有高电压、高容量、体积小、重量轻、环保以及长寿命等突出优点，已经广泛应用于各种便携式电子产品及电动汽车领域。
但是锂离子电池的安全性目前仍存在一定的问题，尤其是其在高温、过充、短路等条件下的安全性问题，已成为动力型锂离子电池大规模应用时必须攻克的技术难题。
目前很多锂电厂商采用了陶瓷粉体涂覆负极极片或采用陶瓷隔膜等与“陶瓷粉体”有关的材料来改善锂电池的安全性。
其实，陶瓷粉体并不是“陶瓷”，而是纳米化的氧化铝颗粒。
纳米氧化铝是具有重要应用价值和发展前景的特种功能纳米材料之一，具有很高的热稳定性、化学稳定性、耐腐蚀性及高硬度等一系列优良特性，广泛用于陶瓷材料、生物医学材料、半导体材料、催化剂载体、表面防护层材料以及光学材料。
正是由于纳米氧化铝这样好的热稳定性，被认为是很好的隔热材料，有望在改善锂离子电池的安全性能上做出重大贡献。
目前，纳米氧化铝主要用于涂覆于电极或隔膜上以提高隔膜安全性、降低内短路率最有效措施。
一、负极陶瓷涂层目前一般将陶瓷粉体与CMC混合，用去离子水溶解后做成浆料。
之后将浆料涂覆于极片上，经干燥后极片在SEM下的状态如图1所示。
图1 中(a)、(b)图片可明显看出，陶瓷涂层呈颗粒状均匀分布于负极表面。
陶瓷涂层对锂电池的性能的影响如下：图1.两种未循环负极极片SEM1.陶瓷涂层对锂电池的容量无明显影响；2.添加陶瓷粉体会增加锂电池内阻。
这是因为陶瓷涂层主要成分为Al2O3，是不导电的，将陶瓷涂覆于负极材料表面将阻碍电子到达负极的路径，因此电池的体电阻有所增加；3.陶瓷涂层的电池循环性能要优于没有陶瓷涂层的电池。
此外，在负极表面进行涂覆陶瓷粉体，通过增加负极表面的钝化效果，增强电子绝缘的方式，可以有效抑制电池高温存储条件下的电性能恶化将循环后电池极片进行SEM分析如图2所示。
图2.两种循环后负极极片SEM从图中可以看出，非陶瓷涂层的负极极片表面覆盖一层细小的颗粒物，推测是充放电过程中锂沉积而形成的化合物，而陶瓷涂层的负极片表面则较为光滑，陶瓷较为均匀地分布于极片表面。
锂离子电池固态电解质的研究进展
锂离子电池固态电解质的研究进展王伟;朱航辉【摘要】固态锂离子电池具有安全性能高、能量密度大、工作温区广等优点,是锂离子电池领域的研究热点.固体电解质的研究是固态锂离子电池实现应用的先决条件,目前国内外研究较多的有晶态的LISICON结构、钙钛矿结构、石榴石结构电解质和非晶态的氧化物、硫化物、氮氧化物电解质.概述了锂离子电池固态电解质的研究进展,对各种电解质的发现过程、晶体结构、电导率等性能进行了详细的介绍.%Solid-state lithium ion battery has become an important focus due to higher safety,higher energy density and wider operating temperature compared to the commercial lithium ion battery with liquid organic electrolyte.Research and development of solid electrolyte are the keys for the successful market penetration of solid state lithium ionbattery.Nowadays,two categories materials were widely studied in last decade,crystal materials included LISICON,Perovskite and Garnet type Li ion conductors,glasses state materials included oxides electrolyte system,sulfide electrolyte system and LiPON electrolyte system.The research progresses of solid electrolyte in lithium ion battery were summarized,and introduced the finding,crystal structure,and conductivity of electrolytes.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】5页(P760-764)【关键词】锂离子电池;固态电解质;晶体结构;硫化物电解质【作者】王伟;朱航辉【作者单位】长安大学环境科学与工程学院化学工程系,陕西西安 710054;长安大学环境科学与工程学院化学工程系,陕西西安 710054【正文语种】中文【中图分类】TQ152科技的进步推动了为日用电子产品提供电能的锂离子电池的快速发展，但是，锂离子电池在使用过程中也存在着电解液泄露、燃烧、爆炸等危险。
全固态锂电池关键材料——固态电解质研究
全固态锂电池关键材料——固态电解质研究摘要：全固态锂电池发展过程中，固态电解质是其中的关键材料，应用固态电解质能够有效解决常规锂电池安全问题。
本文对固态电解质中氧化物固态电解质、硫化物固态电解质以及聚合物固态电解质分别进行了研究，以供参考。
关键词：全固态锂电池；固态电解质；研究传统锂电池采用有机液态电解液时，在使用过程中存在不小的安全问题[1]。
当前，在全固态锂电池成为研究热点，为有效解决全固态锂电池使用安全问题，扩大全固态锂电池的容量，增加电池使用寿命，推动全固态锂电池的实用化，就需要深入研究全固态锂电池的关键材料——固态电解质。
一、氧化物固态电解质氧化物固态电解质按照物质结构划分，主要有玻璃态(非晶态)电解质和晶态电解质。
玻璃态电解质包括反钙钛矿型Li3–2x MxHalO固态电解质和LiPON薄膜固态电解质。
晶态电解质包括石榴石型固态电解质，钙钛矿型Li3x La2/3–xTiO3固态电解质，NASICON型Li1+x AlxTi2–x(PO4)3和Li1+xAlxGe2–x(PO4)3固态电解质等。
反钙钛矿结构固态电解质的成本低且环境友好，同时在室温条件下有着高离子电导率(2.5×10–2S/cm)，这一固态点价值还有着热稳定性以及与金属Li稳定和优良的电化学窗口等特性。
当前，主要研究的反钙钛矿型固态电解质为Li3ClO。
通过掺杂高价阳离子(如Mg2+、Sr2+、Ca2+、Ba2+)，可以让晶格中出现大量的空位。
而大量的空位，能够有效增加锂离子的传输通道(见图1)，降低Li+离子扩散的活化能，进而提高电解质的离子导电能力。
图1 反钙钛矿Li 3ClO 的晶体结构图在高纯氮气中，采用射频磁控溅射高纯LiPO 4靶就能够得到锂磷氮氧(LiPON)薄膜，所得到的薄膜电解质厚度在1µm 以下，且电阻较小，能够有效应用于薄膜锂离子电池。
这一电解质有着良好的综合性能，室温条件下离子电导率为2.3×10–6S/cm ，电化学窗口达到5.5V ，且有着较高的热稳定性，与LiMn 2O 4、LiCoO 2等常用正极和金属Li 负极有着很好的相容性。
全固态锂离子电池关键材料详解
全固态锂离子电池关键材料详解全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液，有望从根本主解决电池安全性问题，是电动汽车和规模化储能理想的化学电源。
其关键主要包括制备高室温电导率和电化学稳定性的固态电解质以及适用于全固态锂离子电池的高能量电极材料、改善电极/固态电解质界面相容性。
全固态锂离子电池的结构包括正极、电解质、负极，全部由固态材料组成，与传统电解液锂离子电池相比具有的优势有：①完全消除了电解液腐蚀和泄露的安全隐患，热稳定性更高；②不必封装液体，支持串行叠加排列和双极结构，提高生产效率；③由于固体电解质的固态特性，可以叠加多个电极；④电化学稳定窗口宽（可达5V以上），可以匹配高电压电极材料：⑤固体电解质一般是单离子导体，几乎不存在副反应，使用寿命更长。
固态电解质聚合物固态电解质聚合物固态电解质（SPE），由聚合物基体（如聚酯、聚酶和聚胺等）和锂盐（如LiClO4、LiAsF4、LiPF6、LiBF4等）构成，因其质量较轻、黏弹性好、机械加工性能优良等特点而受到了广泛的关注。
发展至今，常见的SPE包括聚环氧乙烷（PEO）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚环氧丙烷（PPO）、聚偏氯乙烯（PVDC）以及单离子聚合物电解质等其它体系。
目前，主流的SPE基体仍为最早被提出的PEO及其衍生物，主要得益于PEO 对金属锂稳定并且可以更好地解离锂盐。
然而，由于固态聚合物电解质中离子传输主要发生在无定形区，而室温条件下未经改性的PEO的结晶度高，导致离子电导率较低，严重影响大电流充放电能力。
研究者通过降低结晶度的方法提高PEO链段的运动能力，从而提高体系的电导率，其中最为简单有效的方法是对聚合物基体进行无机粒子杂化处理。
目前研究较多的无机填料包括MgO、Al2O3、SiO2等金属氧化物纳米颗粒以及沸石、蒙脱土等，这些无机粒子的加入扰乱了基体中聚合物链段的有序性，降低了其结晶度，聚合物、锂盐以及无机粒子之间产生的相互作用增加了锂离子传输通道，提高电导率和离子迁移数。
Li2S-P2S5玻璃陶瓷固体电解质的制备研究
关 键词 ：高能球磨；玻璃陶瓷；ｔ ｈ ｉ ｏ — Ｌ Ｉ Ｓ Ｉ Ｃ Ｏ Ｎ； 锂离子电导率
中 图分类 号 ：Ｏ ６ １ １ ． ４
文 献标 志码 ：Ａ
文章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ９ ６ ７ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ ７ — ０ ０ ７ １ — ０ ３
Ｐｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｌｉ ２ Ｓ —Ｐ２ Ｓ ５ Ｇｌ ａ ｓ ｓ—ｃ ｅ ｒ ａ ｍｉ ｃ Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｓ
Ｌ ｉ ７ Ｐ Ｓ ６ ａ ｎ ｄ Ｌ ｉ ３ Ｐ Ｓ ４ ｗ ａ ｓ ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｍｉ ｌ ｌ ｅ ｄ ８ ０ Ｌ ｉ ２ Ｓ一２ ０ Ｐ ２ Ｓ ５ （ ｍｏ １ ％）
崔广军 ，韩 喻 ，许 静
（ 国防科 技 大学航 天科 学与 工程 学院 ，湖 南 长 沙 ４ １ ０ ０ ７ ３ ）
摘 要 ：利 用高能球磨及 随后热处 理的方法制备 了具有高锂离子 导电性的 ８ ０ Ｌ ｉ ： Ｓ 一 ２ ０ Ｐ Ｓ （ ｍ ｏ １ ％） 玻 璃陶瓷 固体 电解 质。通 过 ｘ射 线衍射分析 、扫描 电镜及交 流阻抗法分别研究 了固体 电解质的物相种类 、形 貌及离 子 电导率 。研究 发现 ，球磨时 间对 玻璃
ｔ ｈ ｅ ｇ ｌ ａ ｓ ｓ—ｃ ｅ ｒ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ＸＲＤ ，Ｓ ＥＭ ａ ｎ ｄ Ｅ Ｉ Ｓ ． Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｓ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｏ ｎ
固态电池主要原材料
固态电池主要原材料固态电池主要原材料引言：随着可再生能源和电动汽车的快速发展，高能量密度和高安全性的电池技术迫切需要实现。
固态电池作为一种新型电池技术，具有许多潜力，可以在电动汽车、便携式电子设备和储能系统中替代传统的液态电池。
但是，要实现固态电池的商业化应用，合适的原材料是必不可少的。
本文将深入探讨固态电池主要原材料的特性和应用。
正文：一、固态电解质材料固态电解质是固态电池的关键组件，它可以代替传统液态电解质，具备更高的离子导电性和更好的安全性能。
目前，有几种主要的电解质材料被广泛研究和应用。
1. 锂磷酸盐玻璃陶瓷（Lithium Phosphate Glass Ceramic, LPGC）LPGC是一种具有优异离子导电性和化学稳定性的材料。
它可以用作固态锂电池的电解质，使得电池具有更高的能量密度和更长的寿命。
此外，LPGC还具有低成本和可扩展性的优势，使其成为一种非常有前景的固态电解质材料。
2. 固体聚合物电解质（Solid Polymer Electrolyte, SPE）SPE是一种由聚合物和离子导体组成的固态电解质。
它具有优异的柔性和机械强度，并且可以在宽温度范围内实现高离子导电性。
SPE不仅可以用于锂离子电池，还可以用于其他类型的固态电池，如氢燃料电池和钠离子电池。
然而，SPE的商业化应用目前仍面临挑战，需要进一步提高其离子导电性和稳定性。
3. 硒化物固态电解质（Selenide Solid Electrolyte, SSE）SSE是一类具有高离子导电性和热稳定性的固态电解质材料。
由于其在宽温度范围内的良好性能和较低的制备成本，SSE在固态电池领域受到了广泛关注。
然而，SSE也存在着一些挑战，如与阳极和阴极材料的界面问题以及高温下的热膨胀系数不匹配等。
二、正负极材料固态电池的正负极材料也是实现高性能和高能量密度的关键。
以下是目前研究和应用较多的几种正负极材料。
1. 正极材料常见的固态电池正极材料包括锂离子导体氧化物（例如锂钴酸锂）、锂钛酸盐和磷酸盐锂。
Li3PS4玻璃陶瓷电解质的制备及其电化学性能
Li3PS4玻璃陶瓷电解质的制备及其电化学性能李杨;韩奇高;徐志彬;桑林;丁飞【摘要】采用高能球磨配合热处理的方法成功制备了Li3PS4玻璃陶瓷硫化物固态电解质.通过对Li3PS4玻璃前驱体进行热分析,确定了获得β-Li3PS4的热处理温度为243℃,Li3PS4玻璃陶瓷室温离子电导率达7×10-4 S/cm.循环伏安以及对金属锂的溶出-沉积循环测试均表明,制备的Li3PS4玻璃陶瓷电化学稳定窗口宽,且与金属锂具有良好的相容性.LiCoO2/Li3PS4/Li固态电池的循环性能表明Li3PS4玻璃陶瓷具有良好的应用潜力.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2019(043)006【总页数】3页(P937-938,967)【关键词】固态电池;硫化物;玻璃陶瓷;Li3PS4;电化学性能【作者】李杨;韩奇高;徐志彬;桑林;丁飞【作者单位】中国电子科技集团公司第十八研究所化学与物理电源重点实验室,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所化学与物理电源重点实验室,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所化学与物理电源重点实验室,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所化学与物理电源重点实验室,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所化学与物理电源重点实验室,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TM912电动汽车、分布式储能领域的快速发展，对化学电源提出了更高安全性和更高能量密度的新要求。
固态电池以固态电解质为基础，不含易燃易爆的有机液体，因此具有极高的安全性；同时，固态电解质与多种高比能型电极材料具有更好的兼容性，有望实现电池能量密度的大幅提升。
固态电解质直接影响固态电池的性能，硫化物固态电解质作为一种室温离子电导率(10－4～10－2S/cm)极高的电解质材料而备受关注[1-2]。
目前电导率最高的硫化物电解质包括晶态硫化物电解质(如thio-LISICON等)和玻璃陶瓷硫化物电解质。
玻璃陶瓷态硫化物固态电解质
玻璃陶瓷态硫化物固态电解质玻璃陶瓷态硫化物固态电解质是一种新型的固体电解质材料，具有优良的电化学性能和热稳定性，被广泛应用于新型高能量密度锂离子电池、固态氧化物燃料电池、电容器等领域。
下面将对其结构、性能及应用进行详细介绍。
一、结构玻璃陶瓷态硫化物固态电解质一般是由硫、硫化物、玻璃形成剂和助剂经过一系列高温烧结制备而成的。
其中，硫和硫化物是主要的离子传输材料，玻璃形成剂用于形成材料的基础结构，而助剂则用于改善材料的性能。
玻璃陶瓷态硫化物固态电解质的结构可分为两种形式：玻璃态和结晶态。
在玻璃态中，材料是无定形的，晶体结构不规则，离子能够以无序的方式在其内部传输。
而在结晶态中，硫和硫化物离子排列有序，形成了晶格结构，离子传输发生在这种有序的结构中。
二、性能1、离子传输性能：玻璃陶瓷态硫化物固态电解质的离子传输性能优异，离子的迁移率高，离子传输速度快，能够确保电池的高效工作。
同时，其具有极高的离子导电性，对纯锂阳极和锂离子的离子导电性能优异。
2、热稳定性：由于其材料的热稳定性非常高，因此可以支持更高的电压和温度范围，从而能够延长电池的使用寿命。
另外，玻璃陶瓷态硫化物固态电解质的化学稳定性也非常高，能够耐受不同化学环境和不同化学性质的电极，抗被不同化学物质腐蚀等。
3、机械强度：玻璃陶瓷态硫化物固态电解质的机械强度高，能够承受高压和撕裂力，能够为电池提供良好的机械支撑，从而保证电池的性能不受影响。
三、应用1、锂离子电池：由于其优良的离子传输性能和热稳定性，玻璃陶瓷态硫化物固态电解质可以被用作新型高能量密度锂离子电池的固态电解质。
研究表明，将其应用到锂电池当中，可以显著提高电池的能量密度、安全性和循环寿命等方面的性能。
2、固态氧化物燃料电池：玻璃陶瓷态硫化物固态电解质在固态氧化物燃料电池中的应用也备受瞩目。
其高离子传输速度和低内阻，能够有效提高电池的性能，并且可以降低电池的运行温度，缩小电池体积。
3、电容器：玻璃陶瓷态硫化物固态电解质还可以被用作电容器的电解质材料，有效提高电容器的能量密度和性能稳定性。
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玻璃陶瓷材料用于锂电池固体电解质一
全固态电池用的玻璃陶瓷锂离子导体的研究始于上个世纪九十年代。
玻璃陶瓷即微晶玻璃，是由玻璃的控制晶化制得的多晶固体，它与传统陶瓷材料是不同的，导电的晶相从玻璃母体中析晶出来后能够导致电导率的显著改善。
主要分为二类：氧化物体系玻璃陶瓷固体电解质及硫化物体系玻璃陶瓷固体电解质两大类。
氧化物体系玻璃陶瓷固体电解质
在氧化物体系玻璃陶瓷固体电解质中，研究得最多的是具有NASICON结构体系的化合物。
这类化合物的分子式一般为M[A2B3O l2]，这里M、A、B分别代表一价、四价、五价的阳离子，其结构由A06八面体和BO4四面体通过角角相连形成三维互连的通道，其四面体连接起来形成平行于C轴的无限长的通道，在这种结构中有两种填隙位置可由M+导电离子来占据，导电阳离子通过瓶颈从一个位置迁移到另一个位置，瓶颈的大小取决于骨架离子[A2B3O l2]－的大小，因此，NASICON 类型结构化合物的结构和电学性能会随着骨架离子的组成而改变。
图中是NASICON结构的一部分，大的黑球代表位置，中空方形代表M2位置，箭头代表M+的传输路径。
LiTi2(P04)3和LiGe2(P04)3都具有NASICON结构，当用A1，Ga，In，Cr，Y，Lu，La等三价离子置换其中的Ti或Ge时，可以在一定的组成范围内形成拥有NASICON类型结构的固熔体，LiTi2(P04)3烧结体的室温电导率约为10－6S／am，当M3+离子取代了部分Ti4+以后，得到Li1+X －M X Ti2－X(P04)3(M=A1，In等)，其电导率会提高2～3个数量级。
研究发现，Li20-A1203-Ti02-P205的玻璃经热处理转变为其主晶相为
Li l+X Al X Ti2-X(P04)3的玻璃陶瓷，其室温电导率为1.3x10-3S／cm，这是迄今发现的氧化物锂快离子导体中室温电导率最高的组分之一．相同的掺杂效应在LiGe2(P04)3中也存在，其最佳组分玻璃陶瓷的室温电导率最大值达到4×10-4S／cm，且在一个比较宽的组成范围内，其电导率都可以保持在10-4S／cm的范围。
有专家进一步研究了Si4+掺杂后对Li l+X Al X Ti2-X(P04)3电化学性能的影响，在其晶相中A13+与Si4+分别部分取代Ti4+与P5+，组分为2[Li l．8Al o．4Ti1．6Si o．4P2．6012】·A1PO4的玻璃陶瓷体系其室温电导率达到最大值1.5x10-3S／cm。
另外，Ga3+、y3+、Gd3+、Dy3+、La3+等三价离子掺杂后，不仅对Li l+X Al X Ti2-X(P04)3玻璃陶瓷导电主晶相的结构有很大影响，而且形成了未知相，阻碍了锂离子的迁移，其室温电导率都不高。
氧化物玻璃陶瓷固体电解质因为其制备工艺容易实现而具有很大的应用前景，需要解决的困难仍然是在考虑化学稳定性和成本的基础上探索更好的体系以不断提高固体电解质的室温电导率以达到实用的要求，同时，需要对氧化物玻璃陶瓷作为固体电解质应用于全固态锂离子电池的实现性和兼容性问题进行深入研究。