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隨著新能源技術(shù)的飛速發(fā)展，固態(tài)電解質(zhì)作為下一代電池技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，正受到越來越多的關(guān)注。

氧化物固態(tài)電解質(zhì)與硫化物固態(tài)電解質(zhì)作為兩大主要技術(shù)路線，各自在材料特性、制備工藝及應(yīng)用前景上展現(xiàn)出不同的優(yōu)勢(shì)。 

01.

研磨與分散工藝

氧化物固態(tài)電解質(zhì)，采用濕法研磨將原料進(jìn)行機(jī)械混合與細(xì)化，以提高材料的均勻性和活性。

例如，在制備NASICON形態(tài)的LATP氧化物固態(tài)電解質(zhì)時(shí)，會(huì)向二氧化鋯罐體中加入溶劑，使用二氧化鋯磨球進(jìn)行研磨。

研磨后的漿料需進(jìn)行沉降分離，以去除雜質(zhì)，得到濕態(tài)氧化物電解質(zhì)，隨后進(jìn)行干燥處理，得到最終的氧化物固態(tài)電解質(zhì)。

此工藝注重原料的純度與混合均勻性，以確保電解質(zhì)的性能穩(wěn)定。 

硫化物固態(tài)電解質(zhì)，硫化物材料通常需要在惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行研磨，以防止其與空氣中的氧氣或水分反應(yīng)。

例如，在制備硫銀鍺礦型Li6PS5CL（LPSCL）硫化物固態(tài)電解質(zhì)時(shí)，會(huì)將硫化鋰、五硫化二磷以及氯化鋰按一定比例混合后，進(jìn)行機(jī)械研磨。

研磨過程中，原料的化學(xué)鍵被打斷，實(shí)現(xiàn)原子級(jí)別的混合，從而得到高離子電導(dǎo)率的硫化物固態(tài)電解質(zhì)前驅(qū)體。

此工藝強(qiáng)調(diào)對(duì)原料的保護(hù)與高效混合，以提高電解質(zhì)的性能。

02.

燒結(jié)工藝

氧化物固態(tài)電解質(zhì)的燒結(jié)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，通常在高溫下進(jìn)行。

例如，在制備LLZO型氧化物固態(tài)電解質(zhì)時(shí)，會(huì)采用常規(guī)燒結(jié)方法，將混合物在高溫下保溫?cái)?shù)小時(shí)，使其形成致密的固體結(jié)構(gòu)。

近年來，外加輻源的燒結(jié)方法如放電等離子體燒結(jié)（SPS）也被應(yīng)用于氧化物固態(tài)電解質(zhì)的制備中，該方法能在低溫短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)致密化，有效降低能耗。 

硫化物固態(tài)電解質(zhì)的燒結(jié)工藝相對(duì)復(fù)雜，因其材料在高溫下易揮發(fā)、分解，且易與空氣中的氧氣反應(yīng)。

因此，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的燒結(jié)通常在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，且溫度控制更為嚴(yán)格。

例如，在制備LGPS型硫化物固態(tài)電解質(zhì)時(shí)，會(huì)采用高能研磨后的低溫?zé)Y(jié)工藝，通過精確控制燒結(jié)溫度和時(shí)間，以獲得高性能的硫化物固態(tài)電解質(zhì)。

此外，為了抑制鋰元素的揮發(fā)，研究者還開發(fā)了如“反應(yīng)閃燒”等新型燒結(jié)技術(shù)，以進(jìn)一步優(yōu)化硫化物固態(tài)電解質(zhì)的性能。 

隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，這兩種固態(tài)電解質(zhì)的制備工藝也將持續(xù)優(yōu)化與創(chuàng)新，以滿足未來電池技術(shù)的更高要求。