專家訪談:全固體電池很可能會成為終極電池

    鋰電世界  全固體電池由于電解質使用固體電解質而非液體的電解液，因此不僅能夠提高安全性，而且還可通過在電池單元內進行串聯層疊來實現高電壓化，作為新一代電池備受關注。日本大阪府立大學的辰巳砂研究室正在利用鋰離子傳導率與電解液相當、達到3～5×10-3S/cm的硫化物類玻璃固體電解質，致力于全固體電池的研發。日前，記者采訪了在硫化物類固體電解質的研究上一直處于領先位置的大阪府立大學大學院工學研究科教授辰巳砂昌弘。

大阪府立大學大學院工學研究科教授辰巳砂昌弘

    —請談一下在全固體電池方面的舉措。

    我原來并不是電池方面的專家。由于在玻璃離子傳導研究中對鋰離子傳導性玻璃產生了興趣，因此想向世人推出該玻璃類固體電解質。因為通過使用無機固體電解質，有可能造出前所未有的完美電池。

    就鋰離子充電電池而言，如果只有鋰離子移動，而其它離子不移動的話的確是最理想的狀態。而無機類固體電解質就能夠做到只使鋰離子移動。最近的成果實現了傳導率與電解液相當、達到1×10-2S/cm的固體電解質。而且在制成電池后，可在電解質中只移動鋰離子，承擔全部電流，遷移率可以達到1。顯示出了超過遷移率較低的電解液類電解質的出色性能。

    而且，全固體電池因是固體而不易燃燒的優點也很受關注，鋰離子以外的其他離子不移動的特性為安全性及耐久性做出了巨大貢獻。鋰離子以外的其他離子不移動的話便可防止陰離子移動導致的次生反應，有助于提高安全性及耐久性。這樣一來無機類固體電解質便具有成為終極電池的可能性。

    —業內對全固體電池的認識是否在逐漸改變？

    固體電解質的鋰離子傳導率提高到了與電解液相當的水平，而且日本物質及材料研究機構的高田和典還發現，通過對活性物質進行涂膜處理，可大幅降低與固體電解質之間的界面阻力，這些情況都表明，全固體電池的實用化之路已非常接近。

    最近，學會等對固體電池的研究報告有所增加，還設立有有關固體電池的分科討論會，固體電池獲得了“公民權”，對該領域的研究人員來說這是非常高興的事。而且，企業對固體電池的開發也在近2、3年里發生了巨大變化，逐漸使之從一直將其視為基礎研究的定位中走出來。

    —聽說您的研究室在致力于硫化物類固體電解質的研究。

    硫化物類固體電解質在常溫下具有超過10-3S/cm的離子傳導率，作為電解質的話具備良好的特性。另外，與氧化物相比，還具有可在常溫下均勻形成活性物質與硫化特類固體電解質間的界面，降低界面阻力的特點。雖然其原理還有待科學驗證，但估計是因為硫化物是比較軟的物質。

    離子傳導率高，可輕松形成與活性物質間的界面，可以說這兩點對全固體電池的電解質來說是非常重要的要素。另外，在高容量的新一代電池的研究上采用比容量高的硫磺（S）及硫化鋰（Li2S）時，硫化物類固體電解質也具有很好的親和性。

    —今后將開展什么研究？

    由于是大學，因此打算開展著眼于更前沿的基礎研究。尤其是在界面如何形成方面，將進行更為詳細的研究。其中，計劃對活性物質與電解質接觸時自己形成良好界面的材料設計展開研究。在活性物質方面，準備致力于可瞄準高容量化的硫磺及硫化鋰等硫化物類材料的研究。使用硫化物類固體電解質的全固體電池是日本絕對領先的領域，因此希望今后繼續保持領先地位。