为什么固态电池的生产离不开硫化物？硫化物固体开发存在哪些困难？

硫化物体系：开发潜力最大，难度也最大

硫化物电解质是电导率最高的一类固体电解质,室温下材料电导率可达10-4～10-3S/cm,且电化学窗口达5V以上,在锂离子电池中应用前景较好,是学术界及产业界关注的重点。因为其拥有能与液态电解质相媲美的离子电导率，是在电动汽车方向最有希望率先实现渗透的种子选手，同时也最有可能率先实现快充快放。

受日韩企业热捧。硫化物固态电池的开发主要以丰田、三星、本田以及宁德时代为代表，其中以丰田技术最为领先，其发布了安时级的Demo电池以及电化学性能，同时，还以室温电导率较高的LGPS作为电解质，制备出较大的电池组。

对环境敏感，存在安全问题。硫化物固态电解质拥有最大的潜力，但开发进度也处于最早期。其生产环境限制与安全问题是最大的阻碍。硫化物基固态电解质对空气敏感，容易氧化，遇水易产生H2S等有害气体，这意味着生产环境的控制将十分苛刻，需要隔绝水分与氧气，而有毒气体的产生也与固态电池的初衷相悖。对此企业的解决方案主要为：（1）开发不容易产生硫化氢气体的材料，（2）在全固态电池中添加吸附硫化氢气体的材料，（3）为电池设计抗冲撞构造。但这些做法会导致电池体积增大以及加大成本。除此以外，硫化物固态电池在充放电过程中由于体积变化，电极与电解质界面接触恶化，导致较大的界面电阻，较大的体积变化会恶化其与电解质之间的界面。因此，硫化物体系是当前开发难度最大的固态电解质。

生产工艺上，涂布+多次热压、添加缓冲层改善界面性能。硫化物固态电池多已实现涂布法进行样品生产，同时，生产环境需要严格控制水分。为了解决界面问题，企业往往采取热压的方式增强电解质与电极材料的接触。此外，通过在电极与电解质之间渡上一层缓冲层，改善界面性能。宁德时代在硫化物体系也进行了前瞻布局，并初步设计了其工艺路线，其工艺路线为：正极材料与硫化物电解质材料的均匀混合与涂覆，经过一轮预热压，形成连续的离子导电通道。经过二次涂覆硫化物之后，再进行热压，固态化之后可以去掉孔隙，再涂覆缓冲层后与金属锂复合叠加。

综合看来，聚合物体系工艺最成熟，率先诞生EV级别产品，其概念性与前瞻性引发后来者加速投资研发，但性能上限制约发展，与无机固态电解质复合将是未来可能的解决路径；氧化物体系中，薄膜类型开发重点在于容量的扩充与规模化生产，而非薄膜类型的综合性能较好，是当前研发的重点方向；硫化物体系是最具希望应用于电动车领域的固态电池体系，但处于发展空间巨大与技术水平不成熟的两极化局面，解决安全问题与界面问题是未来的重点。