來源：前沿情報站(qyqbz_2021)

全固態鋰離子電池，是公認的下一代高能量密度和安全儲能技術的有力候選者。

由於採用的是無電解液體系，它不存在傳統使用有機溶劑電解液的鋰離子電池的洩漏產氣所產生的熱失控風險，因而目前在電池安全性研究中廣泛採用固體電解質方案。

固態鋰電池現有正極塗層解決方案

在全固態鋰離子電池的正極塗層中，電解質顆粒與正極顆粒之間的接觸屬於固體與固體之間的物理接觸，其接觸情況會顯著影響固態電池的效能。

現有技術中，主要是透過向複合正極層施加外界壓力，如熱壓、輥壓等，提升電解質顆粒與正極顆粒的接觸。

其中，物理加壓的方法雖然能在一定程度上提升電池容量（尤其是迴圈前期的容量），但是這種方法也加劇了正極顆粒與電解質顆粒之間的副反應，導致介面阻抗變大，接觸變差，最終全固態鋰離子電池的迴圈效能會受到影響。

另一方面，體積膨脹問題，在電池迴圈過程中也時常發生，在膨脹後，原本被壓合的接觸面可能失效，也會急劇降低全固態鋰離子電池的迴圈效能。

比亞迪的方案

12月28日，比亞迪一件專利公開，提出了一種方案以克服現有技術全固態鋰離子電池的正極塗層中由於正極顆粒與電解質顆粒接觸差導致迴圈差的問題。

專利提供了一種正極片和一種全固態鋰電池，該正極片可以有效避免全固態鋰電池迴圈差的問題，提高了電池的迴圈效能。專利號在文末。

根據專利描述，其正極片包括集流體及其表面的正極塗層兩部分。正極塗層由3部分組成：正極活性材料、硫系電解質和新增劑。

其中，新增劑為含有巰基和羧基的有機物，且有機物中主鏈碳原子數為1-5的整數，巰基、羧基的數量最好為1-2。

新增劑在正極塗層總體重量中的含量佔比為0.1-5％。

功效如下：

相比現有技術，本專利透過引入新增劑，使正極塗層中正極活性材料顆粒與硫系電解質顆粒之間的接觸由物理作用轉變為化學作用。

具體而言，新增劑中羧基官能團透過與正極活性材料顆粒表面殘留的羥基(-OH)發生酸鹼中和反應連結到正極活性材料顆粒；巰基官能團則是透過S原子與硫系電解質顆粒中裸露在外的陽離子(Li+、P5+、Ge4+等)發生配位反應連結在一起。

這增加了正極活性材料顆粒與硫系電解質顆粒之間的接觸緊密程度，有利於電荷傳遞，避免了迴圈過程中因體積膨脹導致接觸變差的情況發生，進而提高了全固態鋰電池的迴圈效能。如下圖所示，是採用專利方案的新增劑的實施例與未採用的對比。

100次迴圈後的電鏡掃描圖

從電鏡掃碼圖中可以看到，經過100次迴圈後，實施例中（左側圖）正極片固態顆粒之間依然保持比較緊密的狀態，而對比例中（右側圖），正極片中則出現了較為明顯的縫隙，各個顆粒之間接觸鬆散了很多。這就是電池迴圈後，電池體積變化，使得效能明顯變差的原因。

相關專利：

CN 113851650 A

2021.12.28

比亞迪股份有限公司

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