6、硫化物全固态电池的关键性能指标

为了满足汽车应用的要求，有必要对ASSB几个关键性能指标（KPI）进行综合评估，能量和功率特性决定了ASSB的基本性能，循环和日历寿命决定了ASSB的使用寿命，而安全性是在ASSB应用时最重要的性能。学术和行业研究人员应考虑所有KPI，而非仅仅一两个，特别是在ASSB推向市场时。

图14 汽车应用中硫化物 ASSB 在能量和功率特性、循环和日历寿命以及安全性能方面的主要性能指标和测试规范。

对于倍率性能，现有ASSB在倍率超过0.5C时，大部分容量利用率低于85%，仍低于电动汽车的要求，需要进一步突破界面和复合电极水平的输运限制，提高ASSB的倍率性能以满足电动汽车的要求。对于循环寿命，目前已有关于硫化物ASSB循环寿命超过1000次的报道，表明硫化物基ASSB具有长期循环稳定性的潜力，但需要对ASSB的衰减机制进行详细的定量表征和分析。而硫化物基ASSB的日历老化性能尚未得到全面的评估，需要更多关注。

图15 文献报道的硫化物基ASSB倍率性能和循环寿命总结。(a) 与理论容量相比，ASSB在不同倍率下的容量利用率，符号的大小代表所测ASSB的面容量；(b) ASSB在达到初始容量的80%之前的预估循环次数，符号的大小代表循环过程中的DOD范围。

ASSB的安全性在很大程度上取决于AMs和SEs之间的热化学反应，而不是单个组分的可燃性或热稳定性，硫化物全固态电池潜在的安全问题包括：

1）正极释氧及其引起的氧化还原放热反应；

2）负极锂枝晶生长导致的内短路；

3）固态电解质被氧化/水解产生有毒、可爆燃的SO₂，H₂S等气体。

图16 硫化物基ASSB的潜在安全风险

7、大规模生产硫化物基全固态电池

硫化物全固态电池对材料/界面/电极等各层面均有较高的要求，高性能硫化物全固态电池的产业化仍面临着一系列的挑战。为了大规模生产硫化物基ASSB，必须通过连续工艺制备片状电极和SE膜。

7.1、硫化物全固态电池片状电极制备

复合电极构筑方法分为传统湿法涂布、固态电解质渗透法和干法电极，其中干法电极技术可以避免使用有机/极性溶剂，在制膜过程中只需极少量的粘合剂，特别适用于制备硫化物全固态电池，但目前工艺尚未成熟，且缺少可用的量产设备。

图17 硫化物基ASSB的代表性片状电极制备工艺。(a) 湿法涂布工艺；(b)SE溶液渗透工艺；(c)无溶剂干法膜工艺。

7.2、硫化物电解质膜制备

与极片制备方法类似，硫化物电解质膜的制备方法有湿法涂布、骨架支撑溶液渗透法和无溶剂干法制膜。对于湿法涂布，溶剂-粘合剂对和工艺参数对于硫化物电解质膜的离子电导率和可加工性至关重要，需要仔细考虑；对于骨架支撑溶液渗透法，硫化物与溶剂之间的化学不兼容性仍是主要挑战，会降低硫化物电解质的离子电导率，此外还需要大规模生产合适骨架的方法；无溶剂干法膜发展前景良好，可以降低生产成本，提高整体性能，但其工艺参数和放大设备有待进一步研究。

图18 制造SE膜的方法。(a)湿法涂布；(b)骨架支撑SE溶液渗透法；(c) 无溶剂干法膜。