随着新能源技术的飞速发展,固态电解质作为下一代电池技术的关键组成部分,正受到越来越多的关注。
氧化物固态电解质与硫化物固态电解质作为两大主要技术路线,各自在材料特性、制备工艺及应用前景上展现出不同的优势。
01.
研磨与分散工艺
氧化物固态电解质,采用湿法研磨将原料进行机械混合与细化,以提高材料的均匀性和活性。
例如,在制备NASICON形态的LATP氧化物固态电解质时,会向二氧化锆罐体中加入溶剂,使用二氧化锆磨球进行研磨。
研磨后的浆料需进行沉降分离,以去除杂质,得到湿态氧化物电解质,随后进行干燥处理,得到最终的氧化物固态电解质。
此工艺注重原料的纯度与混合均匀性,以确保电解质的性能稳定。
硫化物固态电解质,硫化物材料通常需要在惰性气体环境下进行研磨,以防止其与空气中的氧气或水分反应。
例如,在制备硫银锗矿型Li6PS5CL(LPSCL)硫化物固态电解质时,会将硫化锂、五硫化二磷以及氯化锂按一定比例混合后,进行机械研磨。
研磨过程中,原料的化学键被打断,实现原子级别的混合,从而得到高离子电导率的硫化物固态电解质前驱体。
此工艺强调对原料的保护与高效混合,以提高电解质的性能。
02.
烧结工艺
氧化物固态电解质的烧结工艺相对简单,通常在高温下进行。
例如,在制备LLZO型氧化物固态电解质时,会采用常规烧结方法,将混合物在高温下保温数小时,使其形成致密的固体结构。
近年来,外加辐源的烧结方法如放电等离子体烧结(SPS)也被应用于氧化物固态电解质的制备中,该方法能在低温短时间内实现致密化,有效降低能耗。
硫化物固态电解质的烧结工艺相对复杂,因其材料在高温下易挥发、分解,且易与空气中的氧气反应。
因此,硫化物固态电解质的烧结通常在惰性气体保护下进行,且温度控制更为严格。
例如,在制备LGPS型硫化物固态电解质时,会采用高能研磨后的低温烧结工艺,通过精确控制烧结温度和时间,以获得高性能的硫化物固态电解质。
此外,为了抑制锂元素的挥发,研究者还开发了如“反应闪烧”等新型烧结技术,以进一步优化硫化物固态电解质的性能。
随着新能源技术的不断发展,这两种固态电解质的制备工艺也将持续优化与创新,以满足未来电池技术的更高要求。
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