综述：具有柔软特性的卤化物锂离子固态电解质，用于全固态电池

软特征卤化物电解质通过高离子电导率、致密化结构及界面稳定性有效解决固态锂电池的机械应力、致密化不足和界面问题，其三维离子传输通道与机械缓冲能力显著提升电池性能，适用于高电压活性材料体系。

余洋|严新林|王毅|张龙

福建省量子操控与新能源材料重点实验室，福建师范大学物理与能源学院，福州350117，中国

摘要

全固态电池在实际应用中面临诸多挑战，主要包括电化学机械应力、低压下压实不足以及界面性能差等问题。本文综述了软特征卤化物电解质在全固态锂离子电池中的研究进展和核心优势，重点探讨了其在解决传统固态电池系统中界面接触不良、正极颗粒应变较大以及离子传导效率低等关键问题方面的潜力。文章概述了软特征电解质在三维快速锂离子传输通道（得益于非晶/低晶态结构）、高离子导电性机制（由高致密性驱动的紧密固-固“表面”接触）、良好机械性能带来的界面应力缓冲能力等方面的最新研究进展和局限性，并介绍了其在电池中的不同应用场景。通过总结卤化物、氧卤化物以及LaCl₃-和Li-Ta-Cl基电解质的设计策略，揭示了软特征电解质高离子导电性和良好界面稳定性的内在机制。

部分内容摘录

引言

在全球交通电气化背景下，基于液态电解质的传统锂离子电池存在安全性问题、腐蚀性以及能量密度有限等缺点，这些因素限制了它们的应用[1]、[2]、[3]、[4]。随着现代技术的发展，全固态电池（ASSBs）因其安全性提升、高能量密度等优点成为当前能源领域的研究焦点和社会关注的重点。

软特征电解质的离子导电性

软特征电解质的离子导电性是评估全固态电池电化学性能的重要参数，它不仅反映了离子在电池中的传输效率，还直接关系到电池的能量密度（放电速率）[29]。这类电解质通常具有较高的离子导电性，包括LiCl-GaF₃型、氧卤化物、LaCl₃基和Li-Ta-Cl基等组成体系。

软特征电解质的致密性

电解质的实际离子导电性与其致密性密切相关。在压片过程中，致密性更好的电解质能够形成更紧密的微观结构，降低孔隙率，从而增强颗粒间的接触，减少晶界电阻，实现更连续高效的Li⁺传输路径，最终提升材料的离子传输性能。因此，研究软特征电解质的致密性具有重要意义。

软特征电解质的全固态电池

>具有软特征的电介质使得全固态电池具备独特的性能，有助于维持电解质层与电极材料颗粒之间的紧密接触。此外，基于卤化物的电解质对高电压活性材料具有更强的稳定性。因此，研究人员通常将其应用于正极材料，常见应用方式有两种：1）直接与活性材料混合形成正极层；2）作为电解质层之一。

结论与展望

本研究系统分析了软特征电解质在离子导电性和压实性能方面的显著优势，并探讨了其在全固态锂离子电池中的广泛应用前景。这些电解质被分为LiCl-GaF₃型、氧卤化物、LaCl₃基和Li-Ta-Cl基等类型，通过其独特性质展现出提升电池性能的巨大潜力。

作者贡献声明

严新林：撰写 – 审稿与编辑；撰写 – 初稿。 余洋：撰写 – 初稿；研究；概念构思；撰写 – 审稿与编辑。 张龙：撰写 – 审稿与编辑；撰写 – 初稿；研究；概念构思；资金争取；监督。 王毅：撰写 – 审稿与编辑；撰写 – 初稿

未引用参考文献

[36]。

利益冲突声明

☒ 作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号：52371215、52172243）的支持。