2019年12月24日，由中國粉體網(wǎng)聯(lián)合中國顆粒學會能源顆粒材料專委會主辦的“2019高比能固態(tài)電池關鍵材料技術研討會暨第三屆能源顆粒材料制備及應用技術高峰論壇”在江蘇昆山隆重開幕！在此期間，中國粉體網(wǎng)邀請到眾多能源顆粒材料領域內(nèi)的專家、學者做客對話欄目，就固態(tài)電池的研發(fā)、制備及產(chǎn)業(yè)化應用等一系列議題發(fā)表他們的看法和建議。
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蘇州大學田景華教授
中國粉體網(wǎng)編輯：現(xiàn)在坐在我身邊的是來自蘇州大學田景華教授。田教授您好！
田景華教授：您好！
中國粉體網(wǎng)編輯：固態(tài)電池與傳統(tǒng)電池相比具有能量高、安全性高等優(yōu)勢，但是其制備也更復雜，固態(tài)電池目前發(fā)展存哪些問題？
田景華教授：固態(tài)電池肯定是未來發(fā)展的一個重要方向，也是解決鋰電池目前存在的安全性問題的一個很好的方法。但是目前固態(tài)電池還存在很多的問題，特別是固態(tài)電解質(zhì)本身電導率偏低，與液體電解質(zhì)相比，還有一定的差距。目前最有希望的是硫化物，其離子電導率最高，可達到10-2這樣一個量級，但是穩(wěn)定性比較差，特別是不能與空氣進行接觸，所以還要發(fā)展很多的方法對它進行一些保護。
另外一個問題就是這個固態(tài)電解質(zhì)與鋰電池正負極接觸的穩(wěn)定性問題。現(xiàn)在很多的固態(tài)電解質(zhì)在循環(huán)的過程中，大家就會發(fā)現(xiàn)與正負極發(fā)生的反應會最終導致電池的循環(huán)性能、循環(huán)壽命都變差。再者從產(chǎn)業(yè)化的角度上來講，固態(tài)電池的發(fā)展還有很長的路要走，因為它配套的一些設備，生產(chǎn)過程中配套設備的研發(fā)等等都是目前亟需大家共同解決的問題。
中國粉體網(wǎng)編輯：您研究的鋰離子電池高壓正極材料LiNi0.5Mn1.5O4的優(yōu)勢有哪些？還有什么尚未解決的難點？
田景華教授：LiNi0.5Mn1.5O4是鋰電池里邊非常著名的高壓正極材料，它是從錳酸鋰進行摻雜而得到的。那么它最大的優(yōu)點就是電壓放電平臺比較高，可高達4.7伏，同時它也繼承了錳酸鋰的一些優(yōu)點，比如說結構比較穩(wěn)定，安全性能比較好，此外還有三維的鋰離子傳輸通道，放電容量也比較高。但是它存在的問題是它的優(yōu)點同時也是它的缺點，就是它的放電電壓太高。放電電壓太高的問題就是現(xiàn)有的這些電解液還沒有能夠和它很好匹配的。因為現(xiàn)有的電解質(zhì)在這么高的電壓下大部分情況它就會分解掉，最終導致這個材料的循環(huán)性能和倍率性能都比較差。所以這也是目前高壓正極材料商業(yè)化存在的最大難題之一。
中國粉體網(wǎng)編輯：您是基于什么考慮要研究異原子摻雜碳和鉻氧化物對LiNi0.5Mn1.5O4進行表面包覆？兩種改性的結果有什么研究價值？
田景華教授：正如我剛才提到的LiNi0.5Mn1.5O4材料因為它的放電平臺比較高，容易與電解液發(fā)生反應，特別是當電解液里有一些微量水的存在的時候，它會產(chǎn)生氫氟酸，氫氟酸就會跟LiNi0.5Mn1.5O4發(fā)生反應，最終導致這個材料的分解。那么，為了解決這個問題，我們就采用了一種包覆的方法。就在LiNi0.5Mn1.5O4的表面包覆一層材料，相當于把這個LiNi0.5Mn1.5O4與這個電解液進行一個隔離，一方面減緩電解液與LiNi0.5Mn1.5O4的一個反應，與此同時也阻止錳離子的溶解。
對于我們選擇的鉻的氧化物非常穩(wěn)定，在酸和堿的環(huán)境下都比較穩(wěn)定，所以它可能是一種非常好的保護LiNi0.5Mn1.5O4的一種材料。那么碳材料，特別是摻雜的碳材料，它的優(yōu)勢就是它的電子電導率比較高，而且它的價格更加便宜，它可以在提高LiNi0.5Mn1.5O4穩(wěn)定性的基礎上，還可以達到提高電子傳輸?shù)男省?/p>
中國粉體網(wǎng)編輯：您認為固態(tài)電池的研究未來應該側重哪些方面？為什么？
田景華教授：固態(tài)電池現(xiàn)在研究種類非常多，包括我們說的氧化物、硫化物，包括一些陶瓷類的等等，當然陶瓷類的也算氧化物。正如前邊第一個問題提到的，它現(xiàn)在的問題，一個問題就是離子電導率不夠高，第二個就是它的穩(wěn)定性，特別是界面穩(wěn)定性，界面電阻的問題，亟待去解決。未來一個方向就是要發(fā)展離子電導率比較高且空氣下的穩(wěn)定性也比較好的固態(tài)電解質(zhì)。另外要研究固態(tài)電解質(zhì)與正負極之間的兼容性，界面反應怎樣降低甚至消除。但我覺得可能很重要的就是單單一種固態(tài)電解質(zhì)是很難達到這些要求的，可能以后要做一些復合材料，也就是聚合物和無機物的固態(tài)電解質(zhì)的復合，或者說氧化物和硫化物的復合等等，這可能是一種可行的解決方案。
中國粉體網(wǎng)編輯：非常感謝田教授接受我們的采訪。本次采訪到此結束，謝謝！
田景華教授：謝謝！
