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鋰離子電池電解質研究進展

鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)(dian)池四大關鍵材(cai)料包括正極(ji)、負極(ji)、隔膜、電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)液，其中電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)液在電(dian)(dian)(dian)(dian)池正負極(ji)之間(jian)進行(xing)離子和(he)離子化(hua)合物的(de)(de)傳(chuan)輸(shu)，它的(de)(de)性能直接決(jue)定(ding)了鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)導率(lv)、容量和(he)輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)(dian)壓。電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)液的(de)(de)主要成分(fen)便是電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質。根據狀態，鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)(dian)池電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質可分(fen)為：液態、凝膠態聚合物、干態離子導電(dian)(dian)(dian)(dian)聚合物和(he)無(wu)機陶瓷。

電解質應盡量滿足以下要求

1、電化學穩定性好，不(bu)與正極、負極、隔膜、集(ji)流(liu)體、粘結劑(ji)、電池(chi)殼(ke)等發(fa)生嚴重副反應(ying)；

2、離(li)子(zi)電(dian)(dian)導率高(gao)，電(dian)(dian)子(zi)絕(jue)緣性好，介電(dian)(dian)常數高(gao)，有利于(yu)電(dian)(dian)化學(xue)反應可(ke)逆地進行；

    3、使(shi)用溫度范(fan)圍寬，電壓(ya)窗口寬；

4、生產(chan)成(cheng)本低，環境友好。

一、傳統電解液用電解質

通常(chang)(chang)情況下(xia)，電(dian)解(jie)質需(xu)溶于適當的溶劑中制成電(dian)解(jie)液使(shi)用。電(dian)解(jie)質是電(dian)池(chi)內(nei)部正負極間的離子導電(dian)介質，主要包括配位(wei)磷酸(suan)類(lei)、配位(wei)硼酸(suan)類(lei)、磺酰亞胺鹽類(lei)和其他鋰鹽，濃度通常(chang)(chang)為0.5~2.0mol/L。

配(pei)位磷酸(suan)類(lei)是LiPF6及其衍生物(wu)類(lei)鋰鹽，主要(yao)有Li(C3F7)2PF4、Li(C3F6)PF5、Li(C2O4)PF4、Li(C2F5)PF3等。此類(lei)電(dian)(dian)解質(zhi)氧化穩定性好，離子(zi)電(dian)(dian)導率高(gao)，但對水(shui)極(ji)敏(min)感，且溶劑(ji)的選擇對使用溫度有重要(yao)影(ying)響(xiang)。其中，LiPF6是目前實驗室(shi)和工業應用最多的鋰離子(zi)電(dian)(dian)池電(dian)(dian)解質(zhi)鋰鹽。

配位(wei)硼酸(suan)類(lei)(lei)是LiBF4及其衍生(sheng)物，主要有LiBF2C2O4LiB(C2H5)3(C4H4N)、LiB(C6F5)3(CF3)、LiB(C2O4)2等。此類(lei)(lei)電解質低溫性能好，電化學(xue)窗口(kou)寬，電導率高，熱穩定性優于配位(wei)磷酸(suan)類(lei)(lei)，但生(sheng)產成本高，未得到大規模應(ying)用。

磺酰亞胺鹽類(lei)LiN(SO2CF3)2及其(qi)衍生物，主要有Li[N(SO2F2)]2、LiN(SO2F)(SO2C4F9)]、Li[N(SO2F)(SO2C2F5)]等。此類(lei)電解(jie)質抗氧化性(xing)和熱(re)穩定(ding)性(xing)均(jun)較(jiao)好，但容易腐蝕(shi)正極集流體鋁箔，未得到大(da)規模應用。其(qi)他(ta)類(lei)型(xing)還(huan)有LiClO4、LiAsF6等。

含As的電(dian)解質毒(du)性(xing)極大(da)，實際應用很(hen)少。陰離子為ClO4-的電(dian)解質具(ju)有強氧(yang)化性(xing)，在較高(gao)的電(dian)壓下容易引(yin)發(fa)副反應，使電(dian)池(chi)脹氣，引(yin)發(fa)安全問題，目(mu)前只在實驗室中(zhong)有少量應用。

鋰離子電(dian)(dian)池(chi)在(zai)首(shou)次放電(dian)(dian)過程中(zhong)，大多數負(fu)極材(cai)料容易(yi)形(xing)成(cheng)固態Li+導電(dian)(dian)膜(固體電(dian)(dian)解(jie)質膜SEI膜)。SEI膜很(hen)薄，且(qie)力學強度很(hen)差。對于充(chong)放電(dian)(dian)前后體積變化大的(de)材(cai)料，SEI膜在(zai)充(chong)放電(dian)(dian)過程中(zhong)會不斷地(di)破(po)碎和(he)生(sheng)成(cheng)，嚴重(zhong)消耗電(dian)(dian)解(jie)液和(he)電(dian)(dian)極活性材(cai)料，導致電(dian)(dian)池(chi)容量衰(shuai)減。在(zai)電(dian)(dian)解(jie)質中(zhong)加(jia)入少量功能化添加(jia)劑可(ke)延緩此現象。

許多(duo)含(han)硫、氮(dan)、硼(peng)、磷(lin)元素的(de)(de)化(hua)合(he)物可(ke)(ke)作為添加(jia)(jia)劑使用(yong)(yong)。例如，當(dang)二氟磷(lin)酸鋰(LiDFP)的(de)(de)濃度達到0.15mol/L時，SEI膜(mo)的(de)(de)主要成分為LiF及磷(lin)酸鹽，能(neng)有效地(di)抑制鋰枝晶的(de)(de)生長(chang)。使用(yong)(yong)硫酸二甲酯作添加(jia)(jia)劑可(ke)(ke)使SEI膜(mo)含(han)有Li2S/Li2O，能(neng)顯著地(di)增加(jia)(jia)金屬(shu)鋰負極(ji)的(de)(de)利用(yong)(yong)率。使用(yong)(yong)氟化(hua)碳酸乙(yi)烯酯(FEC)和(he)LiNO3混合(he)添加(jia)(jia)劑，可(ke)(ke)使SEI膜(mo)的(de)(de)主要成分為LiF和(he)LiNxOy，使金屬(shu)鋰負極(ji)經多(duo)次(ci)充(chong)放(fang)電后仍能(neng)保持(chi)表面(mian)平整。

上述添加(jia)劑(ji)均(jun)是(shi)利用陰(yin)離(li)(li)子(zi)化合物與Li+形成鋰鹽的方(fang)法控制SEI膜的成分。而(er)最近有報道(dao)表(biao)明，使用含In3+、Sn2+、Bi3+、Mg2+、Zn2+等陽(yang)離(li)(li)子(zi)的添加(jia)劑(ji)可使陽(yang)離(li)(li)子(zi)在負極表(biao)面沉積(ji)，與鋰離(li)(li)子(zi)形成合金(jin)，進而(er)抑制鋰枝晶的生(sheng)長。

除(chu)改變SEI膜的成(cheng)分(fen)外，加入阻(zu)燃劑也可提高電池(chi)的安全性。目前阻(zu)燃劑主要有四(si)種類型：①含磷化(hua)合(he)物；②鹵(lu)代化(hua)合(he)物；③磷-氮化(hua)合(he)物；③不含磷、氮、鹵(lu)的其他化(hua)合(he)物。

含磷(lin)(lin)(lin)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)主(zhu)要(yao)為(wei)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)、磷(lin)(lin)(lin)腈、烷(wan)基(ji)磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)類(lei)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)，此(ci)類(lei)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)阻(zu)(zu)燃(ran)效果好(hao)。磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)三甲酯(zhi)、磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)三乙酯(zhi)、甲基(ji)膦酸(suan)(suan)(suan)二甲酯(zhi)、磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)三丁酯(zhi)、乙基(ji)磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)二乙酯(zhi)、三(2,2,2-三氟(fu)乙基(ji))亞磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)鹽等是(shi)研究較多的(de)含磷(lin)(lin)(lin)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)。鹵(lu)代(dai)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)類(lei)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)主(zhu)要(yao)包括氟(fu)代(dai)碳酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi)、氟(fu)氯(lv)代(dai)烷(wan)類(lei)等有(you)機化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)。此(ci)類(lei)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)具有(you)黏度(du)低、溶解(jie)(jie)度(du)高的(de)優(you)點(dian)(dian)。另外，含氟(fu)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)可提高電解(jie)(jie)液溶劑(ji)(ji)的(de)閃(shan)(shan)點(dian)(dian)。磷(lin)(lin)(lin)-氮(dan)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)系列(lie)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)綜(zong)合(he)了含磷(lin)(lin)(lin)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)和鹵(lu)代(dai)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)的(de)優(you)點(dian)(dian)，阻(zu)(zu)燃(ran)效果好(hao)。磷(lin)(lin)(lin)-氮(dan)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)由(you)于(yu)不含鹵(lu)素，具有(you)低煙、低毒的(de)優(you)點(dian)(dian)，其阻(zu)(zu)燃(ran)機理是(shi)受熱后分(fen)解(jie)(jie)，在(zai)物(wu)(wu)體表面附(fu)著一層致密(mi)性碳黑，隔絕氧氣。不含磷(lin)(lin)(lin)、氮(dan)、鹵(lu)類(lei)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)(ji)一般為(wei)有(you)機硅烷(wan)類(lei)、可溶性金屬鹽(如CuCl2)等添加劑(ji)(ji)，主(zhu)要(yao)通過提高電解(jie)(jie)液溶劑(ji)(ji)的(de)閃(shan)(shan)點(dian)(dian)，使著火溫度(du)更(geng)高。

二、離(li)子液體電解質

離子(zi)(zi)(zi)(zi)液(ye)體(ti)是指全部由(you)陰陽離子(zi)(zi)(zi)(zi)組成的液(ye)體(ti)，通常情(qing)況下(xia)不(bu)可燃燒。在室溫(wen)(wen)(wen)或(huo)室溫(wen)(wen)(wen)附(fu)近呈(cheng)液(ye)體(ti)狀(zhuang)態(tai)的稱為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)離子(zi)(zi)(zi)(zi)液(ye)體(ti)，需高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)才(cai)呈(cheng)現液(ye)體(ti)狀(zhuang)態(tai)的稱為(wei)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)離子(zi)(zi)(zi)(zi)液(ye)體(ti)。離子(zi)(zi)(zi)(zi)液(ye)體(ti)的離子(zi)(zi)(zi)(zi)鍵隨陽離子(zi)(zi)(zi)(zi)半徑增加而(er)下(xia)降，熔(rong)點(dian)也隨之降低。

目前(qian)，在鋰(li)離子電解液中研究最(zui)多的(de)(de)(de)離子液體(ti)(ti)為[Glyme-Li]+TFSI-和[glyme-Li]+FSI-。Seki等(deng)的(de)(de)(de)研究工(gong)作表明[Li(triglyme)x]TFSA離子液體(ti)(ti)能有效地抑制金屬鋰(li)負極(ji)的(de)(de)(de)枝(zhi)晶生長，且隨鋰(li)鹽濃度(du)的(de)(de)(de)提(ti)高，抑制效果更明顯，高極(ji)性(xing)的(de)(de)(de)溶劑(ji)分子如碳酸(suan)乙烯酯等(deng)，會破(po)壞Li+與甘醇二(er)甲(jia)醚的(de)(de)(de)配(pei)位作用，從而破(po)壞離子液體(ti)(ti)的(de)(de)(de)結構。

Kitazawa等通過在Tetraglyme/LIFSI中加入非極性(xing)的(de)(de)二氧戊環(DOL)，得到[Li(tetraglyme)2]FSI-DOL離(li)子液體電解(jie)質，使金屬鋰的(de)(de)首次效率高達99%，由于DOL的(de)(de)分解(jie)作用，鋰表面形成了均勻(yun)的(de)(de)薄層(ceng)SEI膜(mo)。

離(li)(li)(li)子(zi)液體(ti)(ti)電解(jie)質相比于(yu)傳(chuan)統(tong)電解(jie)質有許(xu)多優(you)點，但離(li)(li)(li)子(zi)液體(ti)(ti)本(ben)身容易吸水(shui)，吸水(shui)后(hou)的(de)離(li)(li)(li)子(zi)液體(ti)(ti)電解(jie)質熱穩定性和電化學窗口顯著降低(di)；且大多數離(li)(li)(li)子(zi)液體(ti)(ti)粘度較大，限(xian)制了Li+的(de)運動。另外，離(li)(li)(li)子(zi)液體(ti)(ti)價格貴，生產過程(cheng)中純化工(gong)藝成本(ben)高，限(xian)制了離(li)(li)(li)子(zi)液體(ti)(ti)電解(jie)質的(de)應(ying)用(yong)。

三、聚合物電解質

液態電解質(zhi)(zhi)在(zai)使用過程容易泄漏，無法制成薄(bo)膜，電池(chi)的(de)(de)能(neng)量密(mi)度(du)和功(gong)率(lv)密(mi)度(du)受到一定的(de)(de)限制。采用凝膠(jiao)電解質(zhi)(zhi)可提高電池(chi)的(de)(de)能(neng)量密(mi)度(du)和功(gong)率(lv)密(mi)度(du)。

傳統(tong)的凝(ning)膠(jiao)(jiao)電(dian)解(jie)質(zhi)主(zhu)要為具(ju)(ju)有(you)給電(dian)子基團的高分(fen)子聚合物(wu)與鋰鹽形(xing)成的絡合物(wu)，這(zhe)種電(dian)解(jie)質(zhi)具(ju)(ju)有(you)類似于橡膠(jiao)(jiao)的彈(dan)性和良好(hao)的加工性能，目前(qian)研究最多的凝(ning)膠(jiao)(jiao)電(dian)解(jie)質(zhi)有(you)聚環氧乙烷(PEO)體系(xi)(xi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)電(dian)解(jie)質(zhi)，聚丙(bing)烯腈(jing)體系(xi)(xi)(PAN)凝(ning)膠(jiao)(jiao)電(dian)解(jie)質(zhi)，聚甲基丙(bing)烯酸(suan)甲酯體系(xi)(xi)(PMMA)凝(ning)膠(jiao)(jiao)電(dian)解(jie)質(zhi)，聚偏(pian)二氟乙烯(PVDF)及其共聚物(wu)體系(xi)(xi)凝(ning)膠(jiao)(jiao)電(dian)解(jie)質(zhi)。

通(tong)(tong)常，PEO體(ti)系(xi)黏度(du)較大(da)，工藝(yi)上大(da)多傾向于(yu)將(jiang)PEO溶(rong)入(ru)電(dian)解(jie)液(ye)中，澆注(zhu)成(cheng)膜(mo)(mo)，然后使溶(rong)劑部分(fen)(fen)揮發，最終得到(dao)離子(zi)導電(dian)薄(bo)膜(mo)(mo)；PAN、PMMA、PVDF體(ti)系(xi)黏度(du)遠低于(yu)PEO體(ti)系(xi)，從而可將(jiang)PAN、PMMA、PVDF通(tong)(tong)過靜電(dian)紡絲、澆注(zhu)等工藝(yi)成(cheng)膜(mo)(mo)后，再吸收(shou)電(dian)解(jie)液(ye)，得到(dao)離子(zi)導電(dian)膜(mo)(mo)。凝膠電(dian)解(jie)質(zhi)起(qi)離子(zi)導電(dian)作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)部分(fen)(fen)為吸收(shou)的(de)鋰鹽/電(dian)解(jie)液(ye)，聚合物起(qi)成(cheng)膜(mo)(mo)的(de)支架(jia)作(zuo)(zuo)用(yong)。

未(wei)經改性(xing)的PEO制成(cheng)的凝膠電解(jie)(jie)質(zhi)有較高(gao)的鋰(li)離子(zi)電導(dao)率，但力(li)學(xue)性(xing)能(neng)差，主(zhu)要由于(yu)部分(fen)(fen)PEO溶(rong)(rong)于(yu)溶(rong)(rong)劑所致(zhi)。PEO的分(fen)(fen)子(zi)量(liang)越低(di)，越易溶(rong)(rong)解(jie)(jie)，提高(gao)分(fen)(fen)子(zi)量(liang)可提高(gao)其凝絮(xu)性(xing)。經交聯(lian)或加入填料改性(xing)的PEO基凝膠電解(jie)(jie)質(zhi)具有較高(gao)的力(li)學(xue)強度和較好的加工(gong)性(xing)能(neng)，且鋰(li)離子(zi)電導(dao)率接(jie)近10-3S/cm，但PEO分(fen)(fen)子(zi)鏈(lian)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)的問題依然未(wei)從本質(zhi)上得到解(jie)(jie)決。

PAN基(ji)凝(ning)膠(jiao)電解質(zhi)具有較好的(de)(de)加(jia)工性能(neng)，受熱后(hou)發生(sheng)環化反應(ying)，生(sheng)成交聯結(jie)構(gou)，本身具有阻燃性，經改性后(hou)鋰(li)離(li)子(zi)(zi)電導率可接近10-3S/cm。由(you)于PAN分子(zi)(zi)鏈不含氧原子(zi)(zi)，且氮原子(zi)(zi)與(yu)鋰(li)離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)相互作用較弱，鋰(li)離(li)子(zi)(zi)遷(qian)移數(shu)可達0.5，較PEO基(ji)凝(ning)膠(jiao)電解質(zhi)的(de)(de)鋰(li)離(li)子(zi)(zi)遷(qian)移數(shu)大，但分解電壓較低(di)，一(yi)般在4.3~5.0V之(zhi)間。

PMMA基(ji)凝膠電解(jie)質的(de)(de)分解(jie)電壓大于4.6V，但(dan)未經改性的(de)(de)PMMA難以形成自(zi)支撐膜。PVDF基(ji)凝膠電解(jie)質具有耐(nai)候性、耐(nai)藥性、耐(nai)熱性、耐(nai)溶劑性等優點，是目(mu)前工業(ye)上(shang)應用最(zui)多的(de)(de)聚合物電解(jie)質。

; 按吸液量的多(duo)少，凝膠電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)質可分(fen)為溶(rong)劑聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)和聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)溶(rong)劑兩類(lei)。溶(rong)劑聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)中，溶(rong)劑為主要(yao)成分(fen)，聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)的作用是使溶(rong)劑(已溶(rong)有鋰(li)鹽電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)質)成凝膠狀，以避免(mian)漏(lou)液。在聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)溶(rong)劑中，聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)是主要(yao)成分(fen)，此類(lei)電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)質具有良好的柔韌(ren)性、機械強度和加工(gong)性能(neng)，工(gong)業上的聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)鋰(li)離子電(dian)(dian)池多(duo)采用此類(lei)電(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)質。

凝(ning)膠(jiao)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)在(zai)(zai)制備過程中(zhong)通(tong)過添(tian)加有(you)機(ji)物(wu)(wu)或無機(ji)物(wu)(wu)顆(ke)粒使(shi)其(qi)具有(you)阻燃(ran)(ran)性能。無機(ji)物(wu)(wu)添(tian)加劑有(you)TiO2，SiO2、Al2O3等(deng)氧(yang)化物(wu)(wu)，氧(yang)化物(wu)(wu)顆(ke)粒填充在(zai)(zai)凝(ning)膠(jiao)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)，降(jiang)低(di)了電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)含量，使(shi)燃(ran)(ran)燒(shao)性變差，但此種復合(he)效果不明(ming)顯。將氧(yang)化物(wu)(wu)包(bao)覆在(zai)(zai)凝(ning)膠(jiao)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)纖維的(de)表面可使(shi)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)不燃(ran)(ran)燒(shao)。無機(ji)填料能降(jiang)低(di)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)膜的(de)結晶性，提(ti)高聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)本體的(de)離子電(dian)(dian)(dian)導(dao)率。但是(shi)，無機(ji)填料與聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)本體處于相分離狀態，鋰離子只(zhi)能在(zai)(zai)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)本體傳導(dao)，從而使(shi)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)離子電(dian)(dian)(dian)導(dao)率有(you)小幅度下降(jiang)。

四、無機固體電解質

無機固(gu)體(ti)電(dian)(dian)解質(zhi)具有熱穩定性高(固(gu)相燒結合成(cheng)溫度一(yi)般大于600℃)、不燃燒、電(dian)(dian)化學(xue)窗口寬、力學(xue)強(qiang)度高等(deng)優點，且基本不存在鋰(li)(li)枝晶(jing)穿破電(dian)(dian)解質(zhi)層導致電(dian)(dian)池內部短路問題，因而使用無機固(gu)體(ti)電(dian)(dian)解質(zhi)的鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)池一(yi)般具有優異(yi)的循環穩定性和(he)容量保持率。使用固(gu)體(ti)電(dian)(dian)解質(zhi)的鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)池，其工(gong)作溫度范圍可(ke)擴展至-50~200℃，遠寬于傳統鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)池-20~60℃的使用溫度范圍。

另外(wai)，固態(tai)電(dian)池技術可(ke)(ke)簡化封裝工(gong)藝，并(bing)可(ke)(ke)使用高壓(ya)正極(ji)材(cai)料，從而可(ke)(ke)大(da)幅度提高電(dian)池的(de)比能(neng)量(liang)密度。無機固體電(dian)解質(zhi)可(ke)(ke)分晶態(tai)類(lei)和(he)非晶態(tai)類(lei)，晶態(tai)電(dian)解質(zhi)有固定(ding)的(de)鋰(li)(li)離子(zi)(zi)(zi)(zi)傳(chuan)(chuan)輸通(tong)道，但晶界的(de)存在明(ming)顯降低(di)了鋰(li)(li)離子(zi)(zi)(zi)(zi)電(dian)導(dao)率(lv)；非晶態(tai)類(lei)沒有明(ming)確的(de)鋰(li)(li)離子(zi)(zi)(zi)(zi)傳(chuan)(chuan)輸通(tong)道，但原子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)長程(cheng)無序排列也會阻礙鋰(li)(li)離子(zi)(zi)(zi)(zi)傳(chuan)(chuan)輸。

晶(jing)(jing)態(tai)和非晶(jing)(jing)態(tai)電解質(zhi)，實際應用(yong)中關鍵是(shi)確定成分(fen)中的(de)合適(shi)配比。目前，研究最多的(de)四種鋰離(li)(li)子無機固體電解質(zhi)為(wei)鋰磷氧氮(dan)型(xing)(xing)(LiPON)、鈣鈦礦型(xing)(xing)(Perovskite)、石榴石型(xing)(xing)(Garnet)、陰離(li)(li)子聚(ju)合物(LISICON)類電解質(zhi)。

LiPON的離子電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)較(jiao)低，但(dan)化(hua)(hua)學性質(zhi)和(he)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學性質(zhi)穩定(ding)，可(ke)將其做成薄膜電(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)材料；Perovskite型固體電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)的電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)較(jiao)高(gao)，達(da)到10-3S/cm，但(dan)其電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學性能及化(hua)(hua)學穩定(ding)性較(jiao)差(cha)；Garnet型無(wu)機電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)具有離子電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)優(you)良、化(hua)(hua)學穩定(ding)性好(hao)、電(dian)(dian)(dian)極材料相(xiang)容性好(hao)和(he)工作溫度范圍(wei)寬等優(you)點；LISICON型電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)在(zai)結構上(shang)與(yu)γ-Li3PO4相(xiang)似，可(ke)通過離子摻(chan)雜(za)獲(huo)得優(you)異的離子電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)。

除上述(shu)四種典型(xing)的(de)結晶性固體電解質外，氫化物類(lei)(Hydride)、鹵化物類(lei)(Haldride)、硼化物及磷酸鹽類(lei)(Borate/phosphate)固體電解質大多(duo)為非晶性電解質，由于(yu)制備相(xiang)對容易，近(jin)幾年來引起了科研工作者的(de)興趣。

總體(ti)而(er)言，固(gu)體(ti)電解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)有其(qi)獨(du)特的(de)(de)(de)優勢(shi)，但相對于液態和(he)凝膠態電解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)而(er)言，離子(zi)電導率偏低。固(gu)體(ti)電解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)膜的(de)(de)(de)致(zhi)密化(hua)，可(ke)盡量消除(chu)晶界對離子(zi)傳輸的(de)(de)(de)負面(mian)影(ying)響，鍍膜法是目前工業(ye)上制(zhi)備完整全固(gu)態電池(chi)的(de)(de)(de)成(cheng)熟方(fang)法。從生(sheng)(sheng)產成(cheng)本方(fang)面(mian)考慮，固(gu)體(ti)電解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)如果在技術上得(de)到突破和(he)生(sheng)(sheng)產成(cheng)本得(de)到降低后，有望(wang)成(cheng)為(wei)下一代安全鋰離子(zi)電池(chi)的(de)(de)(de)電解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)。

（參考(kao)資料：馮東，郝思語，謝于輝，謝德龍，曾天標(biao)．鋰(li)離子電池電解質研究進展[J/OL]．化(hua)工新型材料. ）

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鋰離子電池電解質研究進展