固态电池生产工艺革新，多元技术路线协同发展
思瀚产业研究院    2025-05-29

氧化物电解质固态技术发展路线

氧化物电解质在微观水平上形成结构稳定的锂离子传输通道，其具有离子电导率高、机械强度高、空气稳定性好、电化学窗口宽等优点。

氧化物电解质包括钙钛矿型、反钙钛矿型、NASICON型、LISICON型、石榴石型和LiPON,其中钙钛矿型、NASICON型、石榴石型这三种结构类型优势比较明显，受到重点关注。

如：钙钛矿型LLTO电解质材料的本征离子电导率较高，但晶界阻抗高、稳定性相对较差；石榴石型LLZO电解质离子电导率较高，稳定性好，受到广泛关注；NASICON结构的LATP的电化学窗口较高，稳定性好，但离子电导率偏低。LiPON作为电解质在与金属锂接触时表现出高稳定性。

聚合物电解质固态技术发展路线

聚合物固态电解质，由聚合物基体（如聚酯、聚醚和聚胺等）和锂盐（如 LiClO4、LiAsF6、LiPF6等）构成。聚合物固态电解质的主要优点有柔韧性高以及可加工性高，因此已经具备低成本规模生产的可能。然而聚合物电解质室温下离子电导率低，仅为10−8~10−6S/cm，需加热至60℃以上才可达到10−4S/cm。围绕聚合物的研究多集中在通过化学修饰或复合材料的方法来提高其电导率和热稳定性。

与其他几种固态电解质相比，聚合物具有加工性好、界面相容性好等优势，但是其室温锂离子电导率较低，机械性能较差，这些导致了其应用受到了很大的限制。

硫化物电解质固态技术发展路线

硫化物固态电解质由于其超高的室温离子电导率和良好的机械加工性能而备受关注。根据硫化物固态电解质的晶体结构特征，可以将其明确划分为晶态与非晶态两大类。而晶态硫化物固态电解质则进一步细分为Argyrodite型(又称硫银锗矿型)、LGPS型(锂锗磷硫型)以及Thio-LISICON型(硫代-锂快离子导体型)。

硫化物固态电解质的制备方法涵盖了多种技术，如通过高温淬冷法、高能球磨法、液相法等。在制备过程中，为了确保材料的稳定性，整个流程需在惰性气体环境中进行保护。当前，业界主要倾向于采用高能球磨法作为核心制备工艺，同时，气相合成法的引入正为实现这一材料的规模化生产提供有力支持。

硫化物固态电解质当前面临多重挑战。包括高昂的成本、不尽如人意的电化学稳定性、以及对空气敏感(遇水易生成硫化氢气体)等问题，这些缺陷严重制约了其在高能量密度电池(特别是高电压和锂金属电池)中的广泛应用。因此，硫化物固态电解质目前仍处于深入研发与优化的阶段，尚未实现大规模商业化。

构建稳定的电极/固态电解质界面是实现高性能全固态锂电池的关键。正极界面的优化策略包括改善离子导和电子导，选择合适的导电剂或改性电解质(电解质掺杂和形貌控制等策略，优化了本身的离子电导率、电化学窗口、Li+化学势),提高正极活性物质的负载和利用率，抑制界面反应(抑制电解质分解；缓解正极和电解质的副反应),改善界面接触。

卤化物电解质固态技术发展路线

与硫化物固态电解质相比，卤化物固态电解质具有更优的高电压稳定性，可以直接与无包覆的正极材料制备复合正极实现良好的循环性能。因此，卤化物固态电解质可以被视为硫化物、氧化物、聚合物固态电解质之外的第四类固态电解质。

卤化物固态电解质有部分指标已经初步满足在全固态电池应用方面的要求，例如高离子导电性和高电压稳定性。然而，由于卤化物固态电解质通常由成本较高的金属元素组成，因此它们的实用性仍然受到质疑。尽管许多卤化物固态电解质由昂贵的金属组成，但可以通过与廉价金属的等价替代来减轻这一问题，从而降低成本并增加离子导电性。

现阶段卤化物固态电解质暂未单独使用制备固态电解质膜，通常被用于固态电池复合正极片的制备，以及与其他类型固态电解质组合制备复合固态电解质膜。

半固态电池生产设备与传统电池兼容，且仍使用隔膜

半固态生产工艺：半固态电池可兼容传统锂电池生产工艺，生产设备基本上可以与锂电兼容，只需新增加一条专产半固态隔膜的生产线，生产设备与液态电池隔膜的设备兼容。

半固态电池要求隔膜的孔径更大、强度更高，并采用湿法+涂覆的工艺。对比传统电池，半固态电池的隔膜无明显工艺改变，调整参数即可，不过因为半固态电池需要提升离子导电率，所以要求隔膜的孔径更大、强度更高，因此需要采用湿法拉伸+涂覆的工艺。另外，单位半固态电池对隔膜的需求量没有变化。

生产工艺：固态电池生产工艺

固态电池生产工艺革新：固态电池的生产工艺需要在电极、电解质、界面工程和封装技术等方面取得突破，以实现其工程化和商业化应用。与传统液态锂电池相比，固态电池在前期工序上与液态电池基本相同，在中后期工序中，固态电池需要进行加压或烧结的步骤，但无需进行注液操作。

氧化物固态电池制备流程

固态电池制造核心：固态电解质的成膜工艺

固态电解质的成膜工艺是全固态电池制造的核心。不同工艺会影响固态电解质膜的厚度和离子电导率，膜过厚会降低电池的质量和体积能量密度，过薄则会导致机械性能变差。成膜工艺主要包括湿法工艺、干法工艺和气相沉积工艺，其中干法工艺是未来电极工艺的迭代方向，也将会是全固态电池的主要使用工艺。

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