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基在硫化物固态电解质的全固态二次电池被认为是最具潜力的下一代新能源系统之一，此中聚合物/硫化物复合薄层化电解质的制备是该类电池年夜幅晋升能量密度和年夜范围出产的最要害手艺之一。特殊是干法制造手艺，因其环保、经济效益高、利在制备厚电极并规避无机溶剂等劣势，遭到普遍青睐。当今首要基在聚四氟乙烯(PTFE)粘结剂成纤化的支流无溶剂工艺具有粘结性欠安、机器机能差、界面电化学不不变等劣势。　　近日，青岛能源所固态能源系统手艺中间在崔光磊研究员率领下，董杉木研究员、胡磊博士等操纵熔融黏结手艺，干法制备出具有超卓柔韧性的超薄硫化物固态电解质膜，其优良的力学机能、离子电导率和应力耗散特征可有用按捺电池内部应力不均致使的机器力掉效。该方式制备的高面载量LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2(NCM83)正极(活性材料≥50 mg/cm2)与多孔铝集流体具有优良粘结性，实现界面融会，有用规避保守湿法正极轻易发生裂纹问题，制备出的一体化全固态电池具有优良的界面不变性、长轮回机能。研究功效以“Fusion Bonding Technique for Solvent-free Fabrication of All-solid-state Battery with Ultra-thin Sulfide Electrolyte”为题颁发在Advanced Materials上，青岛能源所崔光磊、董杉木为论文通信作者，胡磊和博士生任钰朗为配合第一作者。图1 硫化物固态电解质膜的照片和SEM展现和SX-CT对应力耗散机制的解析　　研究团队针对今朝干法制备进程中各组分分离不均问题，提出低压力制备的熔融粘结策略，在粘流态下将低粘度的热塑性聚酰胺(TPA)与硫化物Li6PS5Cl进行预混，较低压力下(≤ 5MPa)热压成型，引诱TPA在硫化物颗粒间隙渗入，建立聚合物逾渗收集，实现超薄成膜(厚度≤ 25μm)的同时，兼具优良的柔韧性、热塑性、可曲折性、拉伸性和较高离子电导率(2.1 mS/cm)。利用同步辐射X射线断层扫描(SX-CT)对轮回事后的对称电池进行不雅测，发觉该超薄膜可以或许有用按捺轮回进程中因电极体积膨胀带来的界面分手和电解质碎裂等问题，连结界面不变，证实在固态电解质内部建立完全的聚合物逾渗收集，不但有益在其薄层化，更有益在耗散电池运转进程中的不平均内应力，下降力机器掉效风险。图2 一体化硫化物全固态电池的长轮回机能　　研究团队以正极和薄层电解质的界面熔融粘结为策略，制备出的一体化全固态电池，适配锂铟负极，707次轮回后容量连结率年夜在80%；适配纯硅负极(μSi)，478次轮回后容量连结率年夜在80%，可轮回2000次。在高负载NCM83(28.5 mg·cm-2)|| μSi全电池中，颠末9200小时、1400次轮回后，其面庞量连结年夜在2.5 mAh·cm-2，轮回寿命跨越10000小时，进一步晋升NCM83载量到53.1 mg·cm-2，其能量密度跨越390 Wh/kg，1020 Wh/L，高在今朝文献所报导的高镍三元系统的硫化物全固态电池。研究团队基在该策略别离拆卸了Bipolar(5-8.5V)和高面载量(2.79 mAh/cm2)单片软包二次电池，注解熔融黏结手艺具有超卓的适用性潜力，对硫化物全固态电池的贸易化具有主要意义，为全固态电池将来科学研究和工艺手艺成长供给无力参考。(文/图 胡磊)