全固态锂离子电池（All-Solid-State Lithium Batteries, ASSLBs）是一种电极材料和电解质材料均不含有任何液体完全是固体的锂电池，具有安全性高、寿命长和能量密度高的优点，被认为是最有可能取代传统液态锂电池的新一代电池技术。

全固态电池所展现出的巨大吸引力，源于其在两个关键指标上的飞跃性提升。

1. 安全性的革命

安全是全固态电池最显著的优势。固态电解质材料（如陶瓷、硫化物）自身不可燃，且具有极高的热稳定性，耐受温度可超过300℃，远高于液态电解质约100-200℃的耐受极限。这一特性使得电池在针刺、挤压等极端滥用条件下仍能保持结构完整，可做到不起火、不爆炸，有望从根源上终结电动汽车的“自燃”隐患。

2. 能量密度的极限突破

传统三元锂电池的能量密度目前仅能逼近350 Wh/kg，已接近理论天花板。而全固态电池的能量密度轻松突破400 Wh/kg，实验室水平可达500 Wh/kg甚至更高，是现有技术的两倍左右。此外，全固态电池还展现出优异的宽温域工作性能，在-30℃乃至更低的温度下仍能保持较高的容量，有效缓解冬季续航衰减问题，循环寿命也有望远超传统电池。

全固态锂电池的核心材料可以概括为3大类：固态电解质、正极材料和负极材料。其中，固态电解质是全固态电池区别于传统液态电池最根本、最核心的材料，其主要功能是实现锂离子在正负极之间的可逆传导，同时物理隔绝电子并起到结构支撑作用，从根本上取代了传统电池中易燃的液态电解液和多孔隔膜。目前固态电解质的主流研究主要聚焦于氧化物、硫化物、聚合物和卤化物4大体系。

氧化物固态电解质

氧化物电解质以石榴石型的Li7La3Zr2O12（LLZO）和NASICON型的Li15Al0.5Ge1.5(PO4)₃（LAGP）为代表，其具有卓越的热稳定性和宽电化学窗口（通常>5 V）。这种出色的稳定性源于其牢固的离子-共价键晶体框架，使其能够耐受高温并匹配高电压正极材料，从而在理论上实现更高的能量密度。不过多数氧化物电解质的室温本征离子电导率仍低于10-3S cm-1量级，且与电极的刚性固-固界面接触差，导致界面阻抗极高，是当前研究的主攻方向。

硫化物固态电解质

硫化物电解质是当前高性能全固态电池研究的宠儿，其代表Li10GeP2S12（LGPS）及其衍生物（如Li6PS5Cl），其最大优势是拥有可与液态有机电解液相媲美的、极高的室温锂离子电导率（最高可达10-2S cm-1量级），这源于硫离子较大的半径和极化率，形成了宽敞的锂离子迁移通道。此外，其质地相对柔软，利于通过冷压成型与电极形成较紧密的接触。然而硫化物对空气和水汽极为敏感，会迅速反应生成有毒的硫化氢（H2S），这对生产、储存和电池封装提出了极其严苛的要求。

聚合物固态电解质

聚合物固态电解质通常以聚环氧乙烷（PEO）与锂盐（如LiTFSI）的络合物为基体，具有出色的柔韧性和易加工性，能够与电极形成良好的柔性接触，且制备工艺相对简单、成本较低。不过需要注意的是，PEO基体的结晶区会严重阻碍锂离子传输，导致室温离子电导率极低，电池必须在60-80°C的高温下工作才能获得可用性能。此外，其较窄的电化学窗口（<4 V）使其无法与高电压正极匹配，限制了能量密度的提升。

卤化物固态电解质

卤化物电解质正迅速成为全固态电池领域极具潜力的新星，尤其是以Li₃YCl₆、Li₃YBr₆及Li₃InCl₆等为代表的氯/溴化物体系，不仅具备了可与高电压正极（如钴酸锂、富锂锰基）稳定兼容的宽电化学窗口（常＞4.5 V），而且还有较为理想的室温离子电导率（通常在10-3S cm-1量级），这使得其能“高通量”地传输锂离子，同时直接匹配下一代高能量密度正极材料。此外，其质地柔软、可变形性良好，与硫化物类似，可通过简单的冷压工艺在室温下制成致密且与电极接触良好的电解质片，无需高温烧结，简化了生产工艺。但成本和对锂金属负极的稳定性仍是卤化物固态电解质面临的挑战。

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