德國慕尼黑工業(yè)大學(TUM)與烏爾姆大學亥姆霍茲研究所(HIU)的研究人員評估了全固態(tài)鋰離子和鋰金屬電池大規(guī)模加工面對的挑戰(zhàn)和要求。他們向研究機構、材料供應商和汽車制造商的專家報告了其研究成果。

為了縮小材料研究和工業(yè)大規(guī)模加工之間的差距，該團隊提出了硫化物和氧化物基全固態(tài)電池(ASSb)從電極制造到電池包裝和質量控制的加工鏈處理辦法。研究人員將硫化物基全固態(tài)電池和常規(guī)鋰離子電池的加工工藝進行了具體比較，并且聲明，雖然復合電極制造工藝可通過一些技術進行調整，但固體電解質隔離層的制造和鋰金屬陽極的集成將要全新的工藝。

盡管目前在消費電子、工業(yè)和汽車使用中普遍存在，但常規(guī)鋰離子電池存在許多問題，包括原材料可用性、安全問題以及有限的儲能容量。研究人員Schnell表示：“為了滿足2025年對汽車使用的需求，將要800Wh/l的能量密度和超過300Wh/kg比能量的電池。”

常規(guī)鋰離子電池由兩個電極、隔板及緊要由非質子有機溶劑和導電鹽組成的液體電解質構建。

研究人員表示，目前鋰離子電池面對的許多問題可以追溯到這種液體電解質。溶劑的易燃性導致電池的安全問題和副反應，導電鹽導致電池容量的衰減和老化。在電池加工過程中，電解液填充和潤濕過程以及廣泛的成型過程導致成本提升。

相比之下，由于缺乏易燃成分，全固態(tài)電池本質上更安全，并且能夠顯著提高能量密度。全固態(tài)電池采用固體電解質代替液體電解質，該固體電解質既可用作電絕緣體又用作離子導體。固體物理屏障（solidphysicalbarrier）還能夠通過戒備枝晶的形成而使用鋰金屬作為陽極材料。因此，與常規(guī)石墨電池相比，其體積能量密度可新增高達70%。此外，固體電解質的電化學穩(wěn)定性可以促使高容量(如硫)或高電壓陰極材料的使用。

總體而言，研究聲明，盡管要在材料層面上進行不斷改進和開發(fā)，以應對電池界面穩(wěn)定性和導電性受限等挑戰(zhàn)，但將來的研究非得更加重視材料和加工成本，以便能夠快速投入市場。