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硫化物电解质为主流研发方向，正负极未来将向高性能发展。当前实现装车的固态电池属于半固态，行业正在积极研发能量密度更高的全固态电池。根据中国科学院院士、中国全固态电池产学研协同创新平台理事长欧阳明高在2025 年第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛的预测，全固态电池的材料演变路线将是：（1）2025-2027 年，三元正极+石墨/低硅负极+硫化物电解质为主流，以200-300Wh/kg 为目标能量密度，重点攻克硫化物固态电解质，打通全固态电池的技术链，三元正极和石墨/低硅负极基本不变；（2）2027-2030 年，三元正极+高硅负极+硫化物电解质为主流，以400Wh/kg 为目标能量密度，重点攻关高容量硅碳负极，三元正极和硫化物固态电解质仍为主流材料体系；“（3）2030-2035 年，高电压高比容量正极+锂负极+硫化物电解质为主流，以500Wh/kg 为目标能量密度，重点攻关锂负极，逐步向复合电解质、高电压高比容量正极发展（高镍、富锂、硫等）。

固态电解质是影响电池成本的主要因素，也是降本的主要途径。现阶段，固态电池产业化进程面临成本挑战。受固态电解质、电极材料及生产工艺等因素制约，产品良率尚待提升，规模效应难以显现，因此当前固态锂电池成本高于液态锂电池。目前以硫化物作为电解质、以石墨作为负极的硫化物固态电池成本大约为158.8 美元/KWh，高于使用石墨负极的传统锂电池总成本。其中，固态电解质是导致固态电池成本高的主要原因，三种固态电解质价格均远高于电解液价格，因此需降低电解质成本来降低固态电池总成本。目前电解质的降本途径主要有：与供应商战略合作、自产自研关键材料、材料创新、提升产品良率和规模化效应。

材料和制备方面亦存在短板，需要产业链协同推进产业化进程。当前，固态电池产业还面临着固态电解质成膜问题、硫化物电解质反应“（与硅负极）问题、高温分解问题、固固界面接触问题、生产环境控制问题、压力设备控制问题、运行压力控制问题、锂负极生长枝晶问题以及硅负极膨胀问题等。因此，固态电池的发展需要原料企业、材料企业、电池企业、设备企业和终端车企的全产业链通力协作，通过技术突破、积极降本等路径来共同推动产业化进程。

固态电解质材料的性能优劣直接决定了固态电池的能量密度、循环寿命和安全特性等关键指标，同时也是影响电池成本的关键因素。目前，固态电池的技术路线主要依据电解质的种类来划分，除了未来前景较好的硫化物电解质外，聚合物和氧化物电解质也有其优势应用场景，近年来卤化物电解质也逐渐受到关注。

聚合物电解质成本低易加工，但离子电导率低，适用于消费电子领域。聚合物固态电解质通常由含有极性官能团的聚合物和溶解在其中的锂盐构成，聚合物基质充当主体材料，同时作为锂离子运动的载体，赋予电解质良好的机械强度和柔韧性，而锂盐则作为载流子，溶解在基质中。聚合物固态电解质可分为聚环氧乙烷“（ PEO）、聚碳酸酯“（PCE）以及聚合物锂单离子导体三大体系，各具特色的分子结构和传导机制为其带来了不同的应用前景。尽管聚合物固态电解质在加工性能、界面相容性和成本控制方面具有显著优势，但仍面临若干关键挑战：例如，室温电导率需进一步提升、电化学窗口需拓宽、高温稳定性有待改善。随着材料体系的持续创新和制备技术的进步，这类电解质有望在柔性电子设备和微型储能器件等领域率先实现产业化突破。

LiTFSI 是聚合物电解质体系中最具前景的锂盐之一。锂盐是聚合物固态电解质的载流子来源，并且能够在电极表面发生化学或电化学反应，参与电极/电解质界面相的构建。因此，锂盐的组成和化学结构对电解质的离子输运及界面性能有着显著的影响。目前可以在聚合物基体中溶解和解离的锂盐方面，双(三氟甲基磺酰)亚胺锂{[(CF3SO2)2N]Li，LiTFSI}的前景较好。与其他锂盐构成的聚合物电解质相比，基于LiTFSI 的聚合物固态电解质表现出较高的离子电导率。此外，LiTFSI 还具有高化学稳定性、高热稳定性、低腐蚀性和低毒性等优点。LiTFSI 的缺点是还原电位较低和在极性非质子溶剂中易造成浓差极化，目前主要改进方法有对取代基进行结构设计等。

加入无机填料是提高离子电导率方法之一。为了提高聚合物电解质的离子电导率，在聚合物固态电解质中加入无机填料形成复合固态电解质，是有效的方案之一。根据无机填料是否具有导离子能力，可以分为惰性填料和活性填料。惰性填料不输送锂离子，主要有二氧化硅、氧化铝、氧化锆。活性材料可以参与离子传导过程，主要有氧化物固态电解质和硫化物固态电解质填料。综合利用无机材料高离子电导率、良好的机械强度与聚合物材料良好的界面相容性以及电化学稳定性而形成的复合固态电解质，可以有效地提升锂离子电导率、抑制电池运行过程中锂枝晶的生长，提高电池的电化学稳定性和热稳定性以及库仑效率。研究人员Huang 等通过溶液浇铸法制备了PEO、PVDF-HFP、Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12（LLZTO）和LiTFSI 组成的以聚合物为基体的复合固态电解质，当LLZTO 质量分数为10%时，电解质膜的离子电导率达到1.05×10-4S/cm1。

氧化物电解质具有宽电化学窗口，适用领域较广。氧化物固态电解质具有机械强度高、空气稳定性好、电化学窗口宽等优点，根据晶体结构特征可分为三大体系：石榴石型“（LLZO）、NASICON 型和钙钛矿型“（LLTO）。代表性材料性能上，石榴石型Li7La3Zr2O12（LLZO）具有良好的离子电导率、宽电化学窗口和高锂金属稳定性，应用潜力较大。NASICON 型材料Li[A2B3O12]凭借三维骨架结构，展现出优异的离子传导性能和环境稳定性，其中，Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3（LATP）因具有约10-3S/cm 的良好离子电导率成为研究热点。钙钛矿型Li0.33La0.56TiO3“（LLTO）材料则具有高氧化电位“（>4.5V）和良好的离子电导率“（10-3-10-4S/cm）。随着材料设计和

掺杂改性、包覆改性等是提升氧化物电解质性能的有效方法。改善电解质性能方法上，目前对LLZO 电解质的改性研究主要聚焦于维持高电导率的立方相结构、改善电极与电解质接触不佳的情况、避免晶体在空气中产生Li2CO3 钝化层。对于NASICON 型电解质，主要有掺杂W 等金属元素提升电导率、添加烧结助剂，以及包覆Al 涂层、EMIM 电解质膜等来提升电化学性能。LLTO 的改性研究主要有元素掺杂、掺杂离子液体、添加界面改性剂、改变制备原料等方法。

硫化物电解质离子电导率高，综合性能优异。硫化物电解质可进一步细化为五大类：玻璃相、玻璃陶瓷、thio-LISICON 型、LGPS 型以及锂银锗硫型，不同的结构特点具有差异化的性能表现。与其他电解质相比，硫化物固态电解质在室温下展现出较高的离子电导率、较宽的电化学窗口、优异的机械性能和延展性，同时界面相容性问题较少，因此被视为最理想的固态电解质材料之一。在制备工艺方面，熔融淬火法和机械球磨法已成为提升硫化物离子电导率的有效途径。然而，硫化物存在热稳定性差、热反应起始温度高以及与正极材料兼容度低等问题，制约其大规模应用。

目前几种具有前景的硫化物电解质材料有：

（1）玻璃型：玻璃相硫化物电解质具有各向同性的Li+传播路径，晶界电阻易消除，与正负极材料的兼容性均较好，但其低离子电导率性质使电池性能受限。玻璃相硫化物主要由Li2S、GeS2 和SiS2 等关键组分构成，如典型的xLi2S（100−x）P2S5玻璃体系中，不同的Li2S 含量导致不同的晶相结构。进一步优化材料的离子电导性能的方法有：调整组分比例、引入卤化物盐（如LiCl、LiBr）或锂氧酸盐（如Li2O·SiO2）等。

（2）玻璃陶瓷型：玻璃陶瓷型是一种通过在玻璃基体中嵌入晶体相而形成的复合材料。在特定的条件下，这些亚稳态晶体能够表现出卓越的导电性能，通过调控材料的成分和热处理工艺，可以显著提升离子电导率。尽管玻璃陶瓷相硫化物离子电导率优于玻璃相电解质，但其合成步骤复杂，容易导致低离子电导率晶相结构产生以及其他杂质引入。其中Li7P3S11 是一种被广泛研究的硫化物电解质，科研人员正在对其进行深入研究，以期进一步提升其性能，满足固态电池的实际应用需求。

（3）thio-LISICON 型：thio-LISICON 型材料是在Li2S-GeS2-P2S5 体系中发现的一种具有高离子电导率的硫化物，通过S 取代γ-Li3PO4 中的O 而得到，Li3.25Ge0.25P0.75S4 是其中典型代表。thio-LISICON 型材料具有高电化学稳定性和与含硫电极的良好界面相容性，在锂硅硫化物体系中也展现出了较大的应用潜力。

（4）LGPS 型：LGPS 型硫化物以Li10GeP2S12 为典型代表，具备三维晶体结构特征，为Li+的快速迁移提供了有利条件，但LGPS 硫化物中Ge 元素价格偏高，实现实际应用成本高。关于LGPS 及其改性材料的研究，主要聚焦于选择低价元素替换、材料合成技术的优化、晶体结构的深入分析以及离子传输机制的探索。Li10SnP2S12 因具有更高的经济性和易于规模化合成的特点，成为了一种更具吸引力的选择。

卤化物是较有潜力的固态电解质材料。卤化物固态电解质一般可写作Li-M-X，其中M 代表中心元素，X 为卤素元素，包括F、Cl、Br、I。根据卤化物电解质的中心元素将其分为五类，分别是以二价金属、三价金属、四价金属、五价金属和非金属元素为中心的卤化物固态电解质。2018 年前，卤化物固态电解质能够达到的室温离子电导率不高，未能受到广泛关注；但在2018 年后，随着研究的深入，其离子电导率大幅度提高，空气稳定性得到改善，有望实现大规模液相合成，逐渐获得行业的重视。虽然卤化物固态电解质还原电位不够低，易与锂负极反应，同时成本较高，但其在离子电导率、氧化电位、易变形性上展现出的独特优势，仍使其成为亟待开发的固态电解质材料。