Jim博士：手把手教你做固态锂电池|jim博士|固体|正极|电解质|硫化物|负极|锂电池

得知日本出光兴产株式会社（Idemitsu Kosan）经过和丰田Toyota的十几年的合作之后，已经开始量产全固态锂电池，我去看了看他们是怎么制造固态锂电池的，你如果有兴趣也可以试试。

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自从东京工业大学研究人员提出硫化物固态电解质之后，日本出光和丰田就开始聚焦这一类型的固态锂电池研究，他们已经发表了大量的专利，具有丰富的技术储备。

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在全固态锂电池研究中，一个非常关键的问题是固态电解质的耐用性：

由于固态电解质是无机材料，充电和放电过程中不断的膨胀和收缩循环可能会导致固体电解质与阴极/阳极之间出现裂缝，从而降低性能。

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丰田拥有硫化物固态电解质材料及组件的专利；而与此同时，作为一个化工原料企业，日本出光的优势在于它生产高耐水性、离子导电性和柔韧性材料的技术能力。这两家企业的整合可谓珠联璧合。

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自2013年以来，两家公司用了十年时间，成功开发了一种柔性、高粘合性和抗裂能力的固体电解质材料，从而解决硫化物全固态锂电池的耐用性问题。

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附件的两篇专利包含了这两家公司最近发表的固态电解质制造方案，其技术路线一脉相承，即通过固态电解质颗粒表面的单分子覆盖层来提升柔性、高粘合性和抗裂能力。

其中一篇是通过环氧嫁接，另一篇是通过有机硅嫁接，专业领域的朋友应该都很熟悉，咱就不多讲，直接上案例：

1，合成硫化物固态电解质A

在氮气气氛中，将0.59g硫化锂、0.95g五硫化二磷、0.19g溴化锂和0.28g碘化锂引入装有搅拌器（体积：100mL）的Schlenk烧瓶中，旋转搅拌器后，加入20mL作为络合剂的tetramethylethylenediamine（TMEDA），继续搅拌12小时，将得到的含有络合物的物质在真空中干燥（室温：23℃），得到作为粉末的络合物，在真空中对非结晶硫化物固体电解质在140℃下加热2小时，得到结晶硫化物固体电解质A。

2，硫化物固态电解质A的表面覆盖层

在氮气气氛中称取上述得到的结晶硫化物固体电解质A的3g，加入到装有搅拌器（体积：100mL）的Schlenk烧瓶中，向其中加入22g甲苯，进行搅拌，得到浆料状流体，并特定的有机硅化合物以其量进一步加入浆料状流体中，使其成比例为0.16g（相对于结晶硫化物固体电解质100质量份为5质量份），搅拌10分钟后，通过真空干燥蒸馏出甲苯，得到其表面具有有机硅覆盖层的特定硫化物固体电解质A。

3，正极组合物制备

将80.0克（LiNi1/3Col/3Mn1/3O2）作为正极活性物质、9.51克硫化物固体电解质、2.5克碳纤维收集在FILMIX中。此后，将含有作为粘合剂的丁苯橡胶（溶液中粘合剂的浓度相对于整个溶液为5质量%）和32.21克作为溶剂的四氢萘的溶液加入到FILMIX中，得到固体浓度为69质量%的正极用原料组合物。

4，负极组合物制备

在FILMIX中加入18.6g作为负极活性物质的Si 、8.69克硫化物固体电解质、含有作为粘结剂的丁苯橡胶的溶液和作为溶剂的二异丁基酮，得到固体浓度为43质量%的负极用原料组合物。

5，固体电解质层的制备

将40克硫化物固体电解质A、8.00克含有丙烯酸酯-丁二烯橡胶和己烷的溶液（该溶液中丙烯酸酯-丁二烯橡胶的浓度相对于整个溶液为5质量%）、25.62克庚烷、8.00克二丁基醚混合在一起，用超声波均质器进行混炼，得到固体电解质层组合物。