解决固态电池阻抗问题的理论方法

针对全固态电池研发的界面阻抗高引起的库伦效率问题、固态电解质与正负极产生副反应的问题，采用特殊涂料理论上可以解决固态电池阻抗问题的库伦效率达99.8%，

在固态电池中，固态电极与固体电解质之间会形成固-固界面，与传统电池的固-液界面拥有良好的接触性不同，固体与固体之间的直接接触难以做到无缝。即是说，固-固界面的接触面积要比相同规格的固-液界面接触面积小。

根据接触面积影响离子电导率的原理，接触面积越小，界面之间的离子电导率就越低，阻抗也就越大。

而在相同电压下，阻抗越大，电流也就越小，电池的库伦效率就越低。

不仅如此，固态电解质在与活性正极材料接触的过程中，也会产生界面副反应。

根据研究成果表明，正极锂离子脱嵌过程中产生的氧将会与硫化物固态电解质中的锂产生强烈的静电作用，电解质与正极材料之间阳离子的互扩散会形成SEI膜（一种覆盖在电极表面的钝化层），并在反复的循环中出现增厚、阻碍离子运输的现象。这一现象也会导致电池的库伦效率降低。

为应对上述两个问题，在正负电极方面进行了如下处理。

在正极方面，通过对正极NCM材料涂覆一层5nm厚的LZO（Li2OZrO2）涂层，用来改善正极与电解质固-固界面的阻抗性能。

NCM正极材料外涂覆的LZO涂层

与此同时，涂覆的LZO涂层阻断了正极材料与硫化物固态电解质之间的副反应，这使得二者间不会出现SEI膜，库伦效率得到了提升，放电容量的衰减也同时被大幅减缓。

在负极方面，硫化物固态电解质通过银碳层与负极间接接触，界面阻抗同样得到了改善，银离子还能够帮助锂离子完成在负极的均匀沉积，阻抗进一步减小。

而使用SUS集电器作为负极材料的另一个原因也是因为SUS集电器与硫化物几乎不产生反应，也就是说负极与硫化物固态电解质的副反应的可能性也被断绝。

除此之外，所选用的辉石型硫化物固态电解质拥有与一般液态电解质相同的离子传导率（1-25ms/cm），因此，该电解质本身的导电能力就很强，对于提升库伦效率也有帮助。

在1000次的充放电循环中，该套电池解决方案的平均库伦效率大于99.8%。而在去年7月，我国中科院物理所发表的固态电池解决方案中，其电池的库伦效率大约为93.8%。

通过银碳复合材料与SUS集电器负极，有效解决了固态锂电池的锂枝晶形成问题，LZO涂层对正极的包覆也使得电池系统的库伦效率达到了99.8%。可以认为，固态电池技术的关键难点已被攻克，固态电池产品距离量产又近了一步。

这意味着在未来五年的时间里，布局固态电池领域的车企、动力电池供应商以及跨界玩家都将顺着这一思路进行研究，推动固态电池领域实现从研发到量产的突破。