研究人员开发出一种优化的二硫化硅生产技术以提高全固态电池的性能-天天百事通

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由韩国电工技术研究院(KERI)下一代电池研究中心首席研究员HaYoon-Cheol博士和Kumoh国立研究所材料科学与工程学院教授Cheol-MinPark博士领导的团队ofTechnology(KIT)开发了一种用于固态电解质(argyrodite型)的二硫化硅(SiS2)的低成本生产技术，该技术有可能加速全固态电池(ASSB)的商业化。

ASSB用不易着火或爆炸的固体代替在阳极和阴极之间转移离子的液态电解质。然而，实现商业化仍面临诸多挑战，如加工和批量生产困难、材料成本高等。全球许多研究团队都在努力应对这些挑战，KERI也取得了多项成果。

在这项研究中，哈博士的团队选择了二硫化硅。在学术界众所周知，将二硫化硅添加到ASSB的固态电解质中有助于提高离子电导率和水分稳定性。然而，硫和硅合成二硫化硅需要较高的反应温度，这会导致硫的蒸气压激增，这使得二硫化硅的生产过程尤为棘手。因此，二硫化硅是一种非常昂贵的材料，目前每20克的成本约为170万韩元。

KERI开发了一种优化生产二硫化硅的加工技术，并为其在ASSB固态电解质中的应用铺平了道路。该团队通过优化硫和硅粉的排列，并创造了一个完美的密封环境来承受800度反应温度下硫的蒸气压，从而成功建立了合成条件。所得产品的质量与市售产品相当。该团队使用他们的二硫化硅制造了固态电解质，并发现它的离子电导率和湿度稳定性是原来的两倍多。此外，优化的工艺将有助于简化生产并降低生产成本。

“国内外许多研究人员一直在努力解决硫的蒸气压升高问题，这需要使用昂贵的原材料或引入特殊工艺，”哈博士说。“我们所取得的成就将有助于更便宜、更容易地生产用于固态电解质的二硫化硅。”

该团队还将新型二硫化硅用作液态电解质锂离子电池的负极活性材料，并首次鉴定了充放电过程中层状结构的破坏和恢复。该团队在二硫化硅研究中的发现作为封面文章发表在最近一期的材料化学杂志A上。

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