固體電解質的重要性及其評價

目前液體鋰電池已幾乎接近極限，固態鋰電池是鋰電發展的必經之路（必然性）。 與傳統液體電解質不同，對于固態電解質電化學性能的評價需要新的方法與評價維度。新發布實施的T/SPSTS 019—2021團體標準《固態鋰電池用固態電解質性能要求及測試方法》指出固態電解質性能優劣的最主要性能指標為離子電導率、電子電導率和界面穩定性，其中最核心的是界面控制。 川源科技結合當前實際需求，在原有粉末電導率的平臺上開發了新一代的一站式固體電解質電導性及其電化學性能的評價系統--Solid X；

固態電解質評價現狀及解決方案

當前固態電解的電導性測量主要有以下幾方面局限：

1）通過電化學工作站進行，一般頻率不超過10MHz，其不能滿足固態電解質阻抗評價需求；

2）非原位或小壓力加載壓片后進行阻抗測量；

3）部分設備采用高頻阻抗分析儀的頻率區間為20Hz-100MHz，仍不能滿足測試需求且價格高昂；

4）溫控系統缺失等；

本系統由電流源配置、溫度控制、壓力控制及信息采集控制與分析等模塊組成全新的固體電解質評價系統；

Solid X固態電解質測試系統

產品特色與優勢

應用領域與方向

固態電解質、燃料電池等粉體材料相關領域的制造企業、大學及科研院所研究及生產過程中；

Manufacturing enterprises, universities and scientific research institutes of fuel cell, solid state electrolyte, and other secondary battery related fields;

離子電導及電子電導測試

以Li10GeP2S12(LGPS)的固態解質離子與電子電導率的變化情況，如圖3所示。數據顯示，通過對樣品施加不同的量化壓力并測量其電導性能，不同測試壓力對整體界面接觸有不同的影響，同時更大更精確的壓力可以更穩定的控制固態電解質界面接觸、致密度與一致性，從而得到更加一致的測量結果。

固體電解質壓實密度評估

當前，設備原有的粉末壓實密度測量功能，直接在軟件界面選擇對應測量模式即可實現固態電解質對應動態恒壓力或變壓力下壓實密度的測試，可以用于評價固態電解質的開發與壓實密度等相關工藝優化。此案例以Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12（LLZTO）以及Li10GeP2S12(LGPS)的固態解質離子與電子電導率的變化情況，如圖5所示。

電化學性能評估：不同壓力下電化學阻抗譜掃描

基于在Solid X測試系統配套的密封治具中組裝Li金屬-固體電解質(Li10GeP2S12(LGPS))-不銹鋼電池，進行電化學阻抗譜掃描，可以得到不同壓力模式下電池的電化學阻抗譜數據，具體如圖6，這個數據與固態電解質離子電導率進行關聯分析，可以得到固態電解質及其電池更多的電導特性，即通過Solid X測試系統能夠實現對不同固態電解質材料及其鋰金屬電池的加壓、密封電化學測試。

電化學性能評估：LATP氧化物固體電解質評價

電化學性能評估：固體電解質循環性能評估

在隔絕治具中組裝Li/C-SE-不銹鋼電池，進行充放電測試，并在預定的循環數時進行原位阻抗測試，這可以看出此結構電池庫倫效率接近99.5%，說明鋰金屬改進負極的循環穩定性能良好。并且，通過阻抗譜可以看出，在一定循環后裝配電池的阻抗（Rct）明顯降低，說明機構可以電池可靠工作提供保障。

審核編輯黃宇