南策文团队 Nat. Rev. Mater.：无机-聚合物复合材料助力大规模制备固态电池最新进展( 二 )

图三、无机-聚合物复合电解质的稳定性

本文插图
（a）由应力-应变曲线表征无机-聚合物复合（IPC）电解质的机械稳定性；
（b）通过热重分析表征IPC电解质的热稳定性；
（c）IPC 电解质的化学稳定性由其成分决定。
（d）IPC电解质的电化学稳定性决定了适用的正极和负极活性材料。
图四、无机-聚合物复合正极和负极

本文插图
（a）无机-聚合物复合材料（IPC）正极是一种多相结构，包含紧密堆积的活性氧化物颗粒、碳添加剂和IPC电解质围绕活性粒子并填充间隙空间；
（b）将活性氧化物颗粒包覆在氧化物层中，以减轻由氧化物颗粒和硫化物电解质颗粒之间界面上的Li离子浓度突然变化引起的空间电荷层效应；
（c）利用聚合物电解质层涂覆氧化物颗粒可改善与硫化物电解质颗粒的接触；
（d）通过Li金属的沉积或熔融的Li金属注入D导电框架形成3D结构的复合Li负极。
图五、无机-聚合物复合电解质层与电极之间的界面

本文插图
（a）在无机-聚合物复合材料（IPC）正极和电解质层之间的界面上发生的问题会阻碍Li离子穿过界面的传输；
（b）在IPC电解质层和Li金属负极之间的界面上出现的问题会严重影响电池性能；
（c）利用3D复合Li负极使电流分布更均匀、原位形成固体电解质相间薄膜和用IPC电解质固定阴离子等策略抑制Li枝晶形成；
（d）利用夹在两个陶瓷聚合物电解质膜和不对称三层IPC电解质之间的陶瓷聚合物电解质膜来设计改善电解质-电极界面的层压IPC电解质。
图六、无机-聚合物复合电解质制备SSBs

本文插图
（a）无机-聚合物复合材料（IPC）电极片的连续制造包括电极浆料混合、在铝或铜箔集流体上连续浆料浇铸等；
（b）陶瓷聚合物IPC电解质的制造涉及无机颗粒、聚合物电解质和溶剂的湿浆混合，电池制备涉及将IPC电解质连续浇铸在IPC正极和负极板上等；
（c）固态电池（SSB）的组装包括电池堆叠和封装成袋式电池。
【总结与展望】
在文中，作者总结了对IPC电解质的最新理解，并讨论了对其设计的要求。突出了通过优化IPC电极和界面将IPC电解质集成到SSBs中的关键性挑战。目前，实现和加速SSBs技术的应用，主要存在以下两个问题：1）在复合水平上，需要改进IPC电解质（以及IPC电极）的离子传输性能和各种稳定性；2）需要加强对SSB电池多相IPC系统的Li离子传输机制、动力学和宏观特性等性质的理解。因此，需要将制造和表征与不同长度尺度和时间尺度的模拟相结合，需要利用先进的表征技术来观察和分析IPC中的掩埋界面、多种组分之间的协同相互作用以及IPC电解质隔膜和电极之间的界面，从而解决上述问题。