全固态电池的制备步骤有哪些？它有哪些特性？

全固态锂电池（ASSLB）通过使用不易燃的无机固体电解质，显著提高了当今锂离子电池的安全性和能量密度，固体电解质在ASSLB方面起着关键作用。由于具有优异的离子传导性和机械性能，硫化物基固体电解质是最有希望的电解质之一，几种硫化物电解质的离子电导率与有机液体电解质的离子电导率相当或甚至更高，使得全固态锂离子电池具有非常高的循环和速率性能。然而，在这些ASSLB中通常使用非常厚的固体电解质（~0.5-1.0mm），使得这些ASSLB的电池级能量密度仍限于<200Wh/kg，低于商业化锂离子电池的能量密度。

全固态电池制备步骤：

Figure1.具有薄硫化物电解质、正极支撑的全固态电池制造的示意图。

将活性材料与气相生长碳纤维（VGCF）和LPS电解质按重量比为75:10:15混合以制备正极。Li2S在正极复合材料中的含量为43.4wt％，这是所有报道的基于Li2S正极的全固态电池中的最高值。首先，将得到的正极粉末与聚四氟乙烯（PTFE）粘合剂混合，在研钵中研磨，然后卷成薄片，将制备好的正极薄膜冷压到SS网状集电器上。其次，通过将甲苯中LPS悬浮液滴加到Kevlar非织造支架中，随后在真空下干燥过夜来制备薄电解质层。最后，将LPS-Kevlar电解质冷压在正极膜上，将薄的Li金属附着到固体电解质的顶侧以形成全固态全电池。值得注意的是，本文中LPS与Li不是热力学稳定的，而是通过形成钝化界面来实现界面稳定性。这种全固态电池的示意图如图2所示。

Figure2.正极支撑的全固态Li-Li2S电池的示意图。

Figure3.（a,b）SS网的光学照片和SEM图像；（c,d）SS-Li2S复合正极的光学照片和SEM图像；（e,f）Kevlar非织造支架的光学照片和SEM图像；（g）Li3PS4电解质悬浮液；（h）Li3PS4从悬浮液中干燥之后SEM图像；（i,j）Li3PS4-Kevlar电解质的光学照片和SEM图像；（k,l）SS网负载正极和Li3PS4-Kevlar电解质的光学照片和SEM图像。

全固态电池电化学性能：

与传统的液态Li-Li2S电池不同，在充放电过程中仅观察到一个平台。在转化反应过程中没有形成多硫化物，这完全解决了液态Li-Li2S电池中的穿梭效应。在随后的循环过程中，过电位降低，但与使用LiCoO2作为正极的电池相比仍然存在较大差距。大过电位的可能原因包括：在正极复合材料中添加PTFE粘合剂和电解质的离子电导率低。结果表明，使用SS网集流体有效地提高了Li2S的机械完整性，以应对正极在充放电过程中巨大的体积变化。进一步测试了增加Li2S载量之后电池的电化学性能，具有不同Li2S载量的电池的初始放电容量相似，但高Li2S载量的电池表现出更快的容量衰减。

Figure6.（a-c）在25℃的温度下，Li2S载量分别为（a）3.82，（b）5.10，和（c）7.64mg/cm2正极支撑的全固态Li-Li2S电池在0.05C的倍率下充放电曲线；（d）不同Li2S载量正极支撑的全固态Li-Li2S电池的循环性能；（e）具有不同Li2S载量正极支撑的全固态Li-Li2S电池的电池水平能量密度。