无机-聚合物复合电解质适用于SSB的大规模生产
最近固态电池 (SSB) 以增加能量密度并消除与传统锂离子电池中易燃液体电解质相关的安全风险，而逐渐被关注。为了尽快实现SSBs的大规模低成本生产，有利于改造成熟的制造平台，包括浆料浇铸和卷对卷技术，用于传统锂离子电池应用于SSBs。然而，SSB 的制造取决于合适的固体电解质的开发。无机-聚合物复合电解质结合了无机固体电解质和聚合物固体电解质的优点，特别适用于SSBs的大规模生产。
2021年5月25日，清华大学南策文团队在Nature Reviews Materials （IF=71.19）在线发表题为“Tailoring inorganic–polymer composites for the mass production of solid-state batteries”的综述文章，该综述讨论了包含无机-聚合物复合材料的固体电解质的特性，并概述了用于实现高性能器件的复合电解质的设计。该综述还评估了将复合电解质集成到电池中的挑战，这将使SSB得以批量生产。
锂离子电池将化学能转化为电能，为各种便携式电子设备（如智能手机和笔记本电脑） 供电。先进的锂离子电池已用于电动汽车和电网规模的存储系统，但仍无法满足所需的能源、成本、安全性和使用寿命要求。行业需要具有更高能量密度和更长循环寿命的更安全、成本更低的电池。以当今最好的技术，锂离子电池的重量能量密度接近 300 Wh kg-1，但此类设备的安全风险很高。近年来，锂离子电池的灾难性故障屡屡发生，造成了巨大的损失，并引起了公众的关注。
最先进的锂离子电池正在接近其能量密度极限，并受到当今储能和电源应用不断增长的需求的挑战。特别是，未来电动汽车的储能市场要求电池级的比能量 >500 Wh kg-1，并且成本更低。在开发下一代高比能量电池方面正在采取一些策略，例如固态电池 (SSB)、Li-S 和 Li-O2/空气电池 。在这些策略中，最近 SSB 以增加能量密度并消除与传统锂离子电池中易燃液体电解质相关的安全风险，而逐渐被关注。此外，汽车和电池行业的公司已经宣布了他们对 SSB 的研发计划，预计未来几年将实现 SSB 的量产。
为了实现 SSB 的大规模和低成本生产，需要修改用于生产锂离子电池的成熟制造平台，包括浆料浇铸和卷对卷技术，以制造SSB。然而，这种方法取决于与卷对卷加工兼容的固体电解质的开发。锂离子电池中电池的核心是无机（可以容纳锂离子和导电添加剂的活性电极材料）和有机（聚合物粘合剂，多孔聚合物隔板和液体电解质）材料的多层多相复合材料。由于这种结构与传统锂离子电池的结构相似，可以使用类似的批量生产工艺制造 SSB。
在这篇综述中，讨论了为什么无机-聚合物复合材料 (IPC) 是适合大规模生产 SSB 的固体电解质。该综述总结了 IPC 电解液发展的进展和挑战，并讨论了用于高性能器件的复合电解液的设计。最后，该综述考虑了与 IPC 电解质集成到电池中的相关问题，包括 IPC 电极和电解质-电极界面的设计，以及可能的加工技术。
