新能源鋰電池作為熱門關注的行業，未來高能量密度的全固態鋰電池會成為主要(yao)發展方(fang)向，其組成部分主要(yao)由薄膜負極，薄膜正極和固態(tai)電(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)組成。薄膜物質(zhi)(zhi)可以有多(duo)種選擇材(cai)質(zhi)(zhi)。

1、全固態鋰電池的薄膜負極

薄膜負極材(cai)料主(zhu)要分為鋰金(jin)屬(shu)及(ji)金(jin)屬(shu)化(hua)合物，氮化(hua)物和(he)氧化(hua)物。

金屬(shu)鋰(li)是最具代(dai)表(biao)性的薄膜負極材料。其理論比容量高(gao)達(da)3600mAh/g，金屬(shu)鋰(li)非常活潑(po)，其熔點只(zhi)有180℃，非常容易(yi)與水和氧發生(sheng)反應，電池制造工藝中(zhong)很多溫度較高(gao)的焊接方(fang)式都不能直接應用在鋰(li)金屬(shu)負極電芯的生(sheng)產中(zhong)。

鋰合(he)金材(cai)料不但具有(you)較(jiao)高(gao)的(de)理論比(bi)容量(liang)，還可以(yi)降(jiang)低鋰的(de)電化(hua)學活性。常見的(de)鋰金屬化(hua)合(he)物有(you)LixSi、LixAl、LixPb等。但鋰化(hua)合(he)物在充放電過程中，體積變化(hua)明顯，容易造成晶格(ge)結(jie)構的(de)崩(beng)塌。

氮化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)負極材料可(ke)以分(fen)為鋰(li)金(jin)(jin)屬(shu)氮化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)，鋰(li)過(guo)(guo)渡(du)金(jin)(jin)屬(shu)氮化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)和(he)非金(jin)(jin)屬(shu)氮化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)。鋰(li)金(jin)(jin)屬(shu)氨化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)可(ke)逆容量高(gao)，嵌鋰(li)平(ping)臺低(di)，主要(yao)種類有CrN、Cu3N、Ge3N4等。鋰(li)過(guo)(guo)渡(du)金(jin)(jin)屬(shu)氮化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)有Li3-xCoxN、Li3FeN2等；非鋰(li)金(jin)(jin)屬(shu)氮化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)有SiN，VN等。氮化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)做負極的(de)主要(yao)特(te)點是(shi)高(gao)的(de)離(li)子電(dian)導率和(he)可(ke)逆容量。

氧化(hua)物(wu)負極材料可以(yi)分為金屬氧化(hua)物(wu)和金屬基復(fu)(fu)合氧化(hua)物(wu)。金屬氧化(hua)物(wu)負極有Ti02、Al203、In203、SiOx等；金屬基復(fu)(fu)合物(wu)氧化(hua)物(wu)有Li4Ti5012、LixMo02、LixWO2、LiNiVO4、Sn AlxOy等；Si0x和SnAlxOy 等容量雖然高，但衰減也比較明顯(xian)。

LixMoO2循環性好，但(dan)容量(liang)比較低。具有尖(jian)晶石結構的Li4Ti5012被稱為“零應(ying)材料(liao)”，是穩(wen)定性極好的一(yi)種負極材料(liao)。

2、全固態鋰電池的薄膜正(zheng)極

大(da)多(duo)數(shu)能夠膜化(hua)的高(gao)電位材料均可(ke)用于固態化(hua)鋰電薄膜正極(ji)材料。薄膜正極(ji)材料主要分為金屬(shu)氧化(hua)物，金屬(shu)硫化(hua)物和釩氧化(hua)物。

適合做(zuo)正極材料(liao)的金(jin)屬(shu)化(hua)合物，多數已經在傳統(tong)鋰電(dian)池領域得到了應用，比如Li Mn204、Li Co O2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/302、Li Ni O2、Li Fe PO4等。

金屬硫化物(wu)被(bei)用作鋰電池正極材料，包括(kuo)TiS2、FeS2、SnS2和CuS2等。其(qi)中(zhong)，Ti S2薄膜(mo)材料的能量(liang)密度(du)達(da)到了450Whkg-1，在(zai)嵌(qian)入和脫嵌(qian)鋰過程中(zhong)擁有接近(jin)100%

的庫倫效率。

釩氧(yang)化物做正極材料，主要是指(zhi)V205，無(wu)定(ding)形V205材料循環穩定(ding)性(xing)好，可(ke)逆容量高，是一種比(bi)較有研究潛(qian)力的(de)材料。

3、全固態鋰電(dian)池的固體電(dian)解質

固(gu)體電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)，以(yi)固(gu)態(tai)(tai)形式在正(zheng)負極之間傳遞電(dian)(dian)(dian)(dian)荷，要求(qiu)固(gu)態(tai)(tai)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)有(you)高的(de)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)和低(di)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)。固(gu)態(tai)(tai)化電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)大致可以(yi)分(fen)為無機(ji)固(gu)態(tai)(tai)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)、固(gu)態(tai)(tai)聚合(he)物電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)和無機(ji)有(you)機(ji)復合(he)固(gu)態(tai)(tai)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)。

無機固(gu)態電(dian)解質是典型的(de)全(quan)(quan)國(guo)態電(dian)解質，不含液體成份，熱穩定性好，從根本上(shang)解決了鋰電(dian)池(chi)的(de)安全(quan)(quan)問題。加工性好，厚度可以達(da)到納(na)米尺寸，主要用于全(quan)(quan)固(gu)態薄膜電(dian)池(chi)。

無機固態電(dian)解質(zhi)，從構(gou)型不同的(de)角度出發，又(you)包括NASICON結構(gou)，LISICON結構(gou)和ABO3的(de)鈣鈦(tai)礦結構(gou)。鋰金屬化(hua)合(he)(he)物比(bi)鈉金屬化(hua)合(he)(he)物的(de)電(dian)導(dao)率大，這是(shi)構(gou)型中，鋰離子所處的(de)空(kong)間位(wei)置決定的(de)。鈣鈦(tai)礦結構(gou)的(de)化(hua)合(he)(he)物主要是(shi)利(li)用(yong)A位(wei)的(de)空(kong)缺(que)來增加鋰離子的(de)活動空(kong)間來提高鋰離子電(dian)導(dao)率。

玻璃(li)態的(de)無(wu)機固態電解質(zhi)主要(yao)有氧(yang)(yang)化物（例如，P205、B203、SiO2、Li20等(deng)）、硫化物（Li2S、Si52等(deng)）、硫氧(yang)(yang)化物（Li S-Si S2中摻(chan)入少量的(de)Li3PO4、LiAl O2、Li2SiO3等(deng)）。

和氨氧化(hua)(hua)物（Li PON、Li SiPON、LiSON）等。其中硫化(hua)(hua)物的熱穩定(ding)(ding)性比較差，加入適當的氧化(hua)(hua)物，可以提高固態(tai)電(dian)解質的穩定(ding)(ding)性和離子(zi)導電(dian)率。

無機固態電(dian)解質離子電(dian)導(dao)率(lv)(lv)較(jiao)高，電(dian)子電(dian)導(dao)率(lv)(lv)較(jiao)低，電(dian)化學穩定(ding)窗口(kou)寬，結(jie)構穩定(ding)，易于成膜(mo)，工(gong)藝簡單，具有廣闊的應用前景(jing)。

固(gu)態(tai)化(hua)聚(ju)合物(wu)(wu)電解(jie)(jie)質(zhi)，由(you)鋰(li)鹽(yan)和(he)(he)聚(ju)合物(wu)(wu)構成(cheng)，大(da)致可以分(fen)為全(quan)(quan)固(gu)態(tai)類(lei)(lei)和(he)(he)凝(ning)膠類(lei)(lei)。全(quan)(quan)固(gu)態(tai)類(lei)(lei)是由(you)鋰(li)鹽(yan)和(he)(he)高分(fen)子基質(zhi)絡合而成(cheng)的。鋰(li)鹽(yan)例(li)如：Li PF6、Li BF4、LiCl04、LiAs F6等。高分(fen)子基質(zhi)比如：PEO、PAN、PVDF、PVDC和(he)(he)PMMA等。凝(ning)膠類(lei)(lei)是由(you)鋰(li)鹽(yan)與(yu)液體塑化(hua)劑，溶劑等與(yu)聚(ju)合物(wu)(wu)基質(zhi)形成(cheng)穩定凝(ning)膠的電解(jie)(jie)質(zhi)材料。電化(hua)學穩定性良好(hao)，安(an)全(quan)(quan)性較(jiao)好(hao)，工藝簡單(dan)。現在我們常(chang)說的聚(ju)合物(wu)(wu)鋰(li)電池，擁有(you)加高的能量密度和(he)(he)較(jiao)好(hao)的安(an)全(quan)(quan)性，其電解(jie)(jie)質(zhi)就是凝(ning)膠類(lei)(lei)聚(ju)合物(wu)(wu)作為電解(jie)(jie)質(zhi)的產品。

無(wu)機有機復合固(gu)態電(dian)解(jie)(jie)(jie)質(zhi)，是(shi)指在聚合物的(de)固(gu)態電(dian)解(jie)(jie)(jie)質(zhi)當中加入(ru)無(wu)機填(tian)料所形成的(de)一類(lei)電(dian)解(jie)(jie)(jie)質(zhi)。一定量活性(xing)無(wu)機填(tian)料的(de)加入(ru)可以增加鋰離(li)子擴散通道，離(li)子電(dian)導率明顯提高(gao)。

全固體(ti)(ti)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)的研究主要集中在(zai)開(kai)發高電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)(lv)無機(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)和有機(ji)(ji)-無機(ji)(ji)復合電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)。硫化物(wu)固體(ti)(ti)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)具有較高的室溫離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)(lv)，但(dan)是其環境(jing)穩定性差。氧化物(wu)固體(ti)(ti)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)化學穩定性好，但(dan)室溫離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)(lv)較低(di)。有機(ji)(ji)-無機(ji)(ji)復合電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)兼具有機(ji)(ji)物(wu)良好的柔性和無機(ji)(ji)物(wu)高的機(ji)(ji)械強度，但(dan)是由于聚(ju)合物(wu)基體(ti)(ti)的電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)(lv)低(di)，且低(di)溫環境(jing)下易結(jie)晶，因此(ci)復合電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)的室溫電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)(lv)偏低(di)。