中国粉体网讯 目前为止，研究较多的固态电解质有3类：氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、聚合物固态电解质。
氧化物固态电解质离子导电率适中，剪切模量高，电化学窗口宽，对空气稳定，但是部分氧化物与电极接触时会发生副反应。
硫化物固态电解质因其高电导率（如Li10GeP2S12，离子电导率达到了10-2S/cm，甚至超越了液态电解液）而广受研究者的关注，但是空气环境中易生成有毒的H2S气体，此外，电化学/化学稳定性、与电极材料的兼容性、成本等方面也存在挑战。
聚合物固态电解质质量轻，易形成弹性良好的薄膜，但是其离子电导率低、机械性能差，不能匹配高压正极材料。
为了深入了解固态电解质的发展状况，中国粉体网邀请到了中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心的鞠江伟博士做客对话访谈，聊聊其课题组首创的“刚柔并济”聚合物复合固态电解质。
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
固态能源系统技术中心
由该所研究员崔光磊于2009年组建
历经11年科研攻关
在国际上首创“刚柔并济”聚合物复合固态电解质
秉承“功（率）能（量）兼备”的系统设计理念
开发出具有完全自主知识产权的高比能
高安全、高耐深海压、长使役寿命的
固态锂电池及深海特种电源系统
粉体网：请问鞠博士，目前您及您的课题组的研究方向主要有哪些方面？
鞠博士：固态锂电池是我们实验室最主要的研究方向，围绕这一研究方向，我们具体进行：
（1）固态电解质的设计开发，包括硫化物、氧化物、聚合物及复合电解质；
（2）电极-电解质固-固界面优化，包括固-固界面的接触优化、正负极与电解质界面相容性优化；
（3）具有特定功能材料的开发，例如耐氧化、耐还原硫化物电解质材料，兼顾离子、电子电导及储锂能力的硫化物材料。
除固态锂电池外，我们实验室在低成本固态钠离子电池、固态锌离子等方向有多年的研究积累并取得了较好的研究进展。
粉体网：基于目前氧化物、硫化物、聚合物固态电解质，您觉得复合固态电解质会是未来的趋势吗？
鞠博士：是的，复合固态电解质应是大势所趋。因为单一电解质各有利弊，唯有复合才能取长补短。像氧化物、硫化物电解质虽然电导率高，但是质地硬脆，不易工程化操作且与电极固固接触相容性差；而聚合物电解质室温电导率低，但柔软、易加工。因而二者复合之后的电解质兼顾了电导率、固固界面相容性和可加工性的优势。例如聚环氧乙烷与氧化物的复合电解质，聚四氟乙烯与硫化物的复合电解质的优异性能都显示出复合电解质未来商业化的潜力。我们实验室开发的具有“三相渗流”结构特征的硫化物-聚合物复合电解质室温下Li+电导率高于3mS/cm，其Li+输运能力可媲美甚至超过商用电解液。
粉体网：能讲一下您在固态电解质固-固界面问题方面做了哪些改善吗？
鞠博士：我们已从三个方面成功改善了固态电池中的固-固界面相容性，
（1）固固界面接触
我们采用原位聚合的策略，将溶有锂盐和引发剂的聚合物单体溶液注入电芯中，在一定条件下，如加热，引发聚合物单体聚合。由于单体溶液具有很好的流动性和浸润性，因此他们可以填充固固界面之间的孔隙，保证了固固界面的紧密接触。
（2）高电压正极
针对硫化物基固态电池复合正极中高电压氧化物正极与硫化物电解质的界面反应问题，我们通过对正极材料表面包覆如BaTiO3、LiZrPO4等材料，实现了二者Li+化学式差之间的顺利过渡，抑制了二者之间的（电）化学反应。
（3）硫化物电解质
同样针对上述问题，从硫化物电解质的角度出发，根据路易斯酸碱理论设计了新型耐氧化的硫化物电解质材料，从本质上抑制了二者之间的反应。
粉体网：你们课题组所研究的“刚柔并济”的复合聚合物固态电解质电池目前体积能量密度可以做到多少？如何提高能量密度？
鞠博士：固态体积能量密度已超过1000Wh/L。质量能量密度达到520Wh/Kg。
目前我们从三个方面提升电池的能量密度：
（1）电解质方面
基于高电导率的硫化物电解质和新型粘结剂，通过干法策略开发超薄的“刚柔并济”复合固态电解质薄膜，减小电解质占比；
（2）负极方面
目前主要开展无负极和高容量微（纳）米硅负极的设计开发，从而减小负极占比；
（3）正极方面
我们正与山东丰元化学股份有限公司合作开发高容量四元和无钴正极材料，并通过正极表面包覆，结合我们开发的高电导率耐氧化硫化物电解质材料，提高了活性物质在复合正极中的占比，增大了正极的厚度，提高了电池中正极的占比，并实现了固态电池在高面载下的容量正常发挥，室温0.1C下达到8mAh/cm2；0.2C下7mAh/cm2。
粉体网：你们课题组所研究的“刚柔并济”的复合聚合物固态电解质电池除了之前深海探测领域的应用，有没有布局新能源汽车的考量？
鞠博士：我们一直在积极布局新能源汽车。为此，我们牵头了“十三五”期间国家重点研发计划——新能源汽车专项——高比能固态锂电池技术并已顺利结题。基于该项目制备的“刚柔并济”的复合聚合物固态电解质电池单体能量密度达到350Wh/kg，成功实现了装车示范。
