全固態(tài)電池因安全性高和能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，已成為下一代儲(chǔ)能技術(shù)的關(guān)鍵發(fā)展方向。 本書(shū)共分為9章，三大部分。第一部分詳述固態(tài)離子導(dǎo)體的離子傳輸機(jī)理和基礎(chǔ)理論，并系統(tǒng)性地總結(jié)和介紹全球范圍內(nèi)的固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展，在此基礎(chǔ)上引出本書(shū)第二部分，也即主旨內(nèi)容—硫化物全固態(tài)電池體系。第二部分主要從材料（硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料、正極材料、負(fù)極材料），到界面（正極、負(fù)極材料與硫化物固態(tài)電解質(zhì)之間的界面），最后到電芯（硫化物全固態(tài)電池的組裝制備工藝和性能），介紹硫化物全固態(tài)電池，層層提升、循序漸進(jìn)，力求對(duì)硫化物全固態(tài)電池領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)和工藝問(wèn)題進(jìn)行全方位的總結(jié)和展示。第三部分對(duì)硫化物全固態(tài)電池發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)與展望。 本書(shū)不僅適合從事動(dòng)力電池（特別是鋰電池、全固態(tài)電池）的研發(fā)人員、技術(shù)人員和管理人員參考，也可供高等學(xué)校儲(chǔ)能科學(xué)與工程、能源與環(huán)境系統(tǒng)工程、電力工程、新能源科學(xué)與工程、電化學(xué)等相關(guān)專業(yè)的師生參考。

吳凡，男 國(guó)家特聘專家（國(guó)家海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃）； 中科院海外杰出人才引進(jìn)計(jì)劃； 中國(guó)科學(xué)院物理研究所：特聘研究員、博士生導(dǎo)師 中科院物理所長(zhǎng)三角研究中心：科學(xué)家工作室主任 天目湖先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研究院：首席科學(xué)家 2011年獲浙江大學(xué)材料學(xué)學(xué)士學(xué)位，2014年獲美國(guó)北卡州立大學(xué)材料學(xué)博士學(xué)位，2014-2016年在普林斯頓大學(xué)開(kāi)展博士后研究，2016-2018年在哈佛大學(xué)從事博士后及研究員工作。主要研究方向?yàn)橄冗M(jìn)能源材料（包括儲(chǔ)能和能源轉(zhuǎn)換兩方面）。2019年1月正式入職中國(guó)科學(xué)院物理研究所清潔能源實(shí)驗(yàn)室（北京）。在中科院物理所長(zhǎng)三角研究中心（江蘇溧陽(yáng)）、天目湖先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研究院（江蘇溧陽(yáng)）成立科學(xué)家工作室。目前主要研究方向?yàn)槿�固態(tài)電池及固態(tài)電解質(zhì)的基礎(chǔ)科學(xué)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。至2020年9月，在國(guó)際高水平期刊發(fā)表SCI論文50篇，專著兩部，申請(qǐng)美國(guó)科技發(fā)明專利3項(xiàng)，中國(guó)科技發(fā)明專利11項(xiàng)，國(guó)際科技發(fā)明專利2項(xiàng)。擔(dān)任IEEE儲(chǔ)能材料專家委員會(huì)常務(wù)理事（standingdirector），Bentham科學(xué)出版社《Nanoscience&Nanotechnology-Asia》雜志策劃編輯，《物理學(xué)報(bào)》“固態(tài)電池�？�”客座編輯、《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》“固態(tài)離子學(xué)與儲(chǔ)能�？�”客座編輯、PiscoMed科學(xué)出版社《CompositeMaterialsResearch》雜志和Elsevier出版社《DatainBrief》雜志編委會(huì)委員。2020年獲國(guó)家軍委科技委全國(guó)未來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)挑戰(zhàn)賽全國(guó)優(yōu)勝獎(jiǎng)（ 高獎(jiǎng)）。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人主持中科院百人計(jì)劃研究項(xiàng)目1項(xiàng)，江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目1項(xiàng)，北京市自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目1項(xiàng)，天目湖先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研究院科學(xué)家工作室研究項(xiàng)目1項(xiàng)，華為戰(zhàn)略前瞻性研發(fā)項(xiàng)目1項(xiàng)。作為課題負(fù)責(zé)人承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目1項(xiàng)，江蘇省新型研發(fā)機(jī)構(gòu)項(xiàng)目1項(xiàng)，江蘇省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目1項(xiàng)。入選/獲評(píng)天目湖英才榜C類人才、常州市突出貢獻(xiàn)人才、中科院海外杰出人才引進(jìn)計(jì)劃B類擇優(yōu)、國(guó)家特聘專家（國(guó)家海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃）等。

第1章 全固態(tài)電池概況及研發(fā)現(xiàn)狀 1 1.1 全固態(tài)電池定義和分類 1 1.2 全固態(tài)電池技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 3 1.3 全固態(tài)電池的國(guó)家和地區(qū)政策規(guī)劃 5 1.3.1　中國(guó) 5 1.3.2　美國(guó) 6 1.3.3　歐洲 6 1.3.4　日本和韓國(guó) 6 1.4 全固態(tài)電池技術(shù)文獻(xiàn)計(jì)量分析 7 1.4.1　整體發(fā)展態(tài)勢(shì) 7 1.4.2　主要國(guó)家和地區(qū)分析 8 1.4.3　主要內(nèi)容分析 8 1.5 全球企業(yè)動(dòng)態(tài)與商業(yè)化進(jìn)程 11 1.5.1　中國(guó) 11 1.5.2　美國(guó) 14 1.5.3　歐洲 15 1.5.4　日本和韓國(guó) 16 參考文獻(xiàn) 18 第2章 固態(tài)電解質(zhì)離子輸運(yùn)機(jī)理 19 2.1 離子擴(kuò)散規(guī)律 19 2.1.1　Fick定律—擴(kuò)散現(xiàn)象的描述 20 2.1.2　Einstein-Smoluchowski等式—熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的描述 20 2.1.3　Nernst-Einstein關(guān)系—離子在外場(chǎng)下的運(yùn)動(dòng) 21 2.1.4　擴(kuò)散系數(shù)及擴(kuò)散系數(shù)間的關(guān)系 23 2.2 離子輸運(yùn)的機(jī)理 27 2.2.1　基于單原子躍遷的輸運(yùn)機(jī)制 28 2.2.2　多原子參與的輸運(yùn)機(jī)制 31 2.2.3　界面體系的離子擴(kuò)散 33 2.3 離子電導(dǎo)率的影響因素 37 2.3.1　溫度與離子電導(dǎo)率的關(guān)系 37 2.3.2　移動(dòng)離子價(jià)態(tài)、半徑和濃度與離子電導(dǎo)率的關(guān)系 38 2.3.3　晶體結(jié)構(gòu)與離子電導(dǎo)率的關(guān)系 39 2.3.4　缺陷與離子電導(dǎo)率的關(guān)系 41 2.3.5　晶界與離子電導(dǎo)率的關(guān)系 41 2.3.6　玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與離子電導(dǎo)率的關(guān)系 42 2.4 離子輸運(yùn)的測(cè)試方法 43 2.4.1　示蹤原子法 44 2.4.2　電化學(xué)方法 44 2.4.3　核磁共振法 47 2.4.4　準(zhǔn)彈性中子散射 50 2.4.5　μ子自旋弛豫 51 參考文獻(xiàn) 51 第3章 硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料 57 3.1 概述 57 3.2 玻璃態(tài)硫化物電解質(zhì) 60 3.2.1　Li2S-P2S5體系 60 3.2.2　Li2S-SiS2體系 64 3.2.3　Li2S-GeS2體系 66 3.2.4　Li2S-B2S3體系 67 3.2.5　玻璃態(tài)電解質(zhì)小結(jié) 69 3.3 玻璃陶瓷態(tài)硫化物電解質(zhì) 69 3.3.1　結(jié)構(gòu)和離子傳導(dǎo) 69 3.3.2　玻璃陶瓷態(tài)電解質(zhì)小結(jié) 72 3.4 晶態(tài)硫化物電解質(zhì) 72 3.4.1　硫代鋰超離子導(dǎo)體 73 3.4.2　硫銀鍺礦型硫化物電解質(zhì) 77 3.4.3　LGPS體系 79 3.4.4　層狀硫化物電解質(zhì) 82 3.4.5　鋰硼硫晶態(tài)電解質(zhì) 83 參考文獻(xiàn) 84 第4章 硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料的物理化學(xué)性能 93 4.1 離子電導(dǎo)率 93 4.1.1　晶態(tài)材料 93 4.1.2　非晶態(tài)材料 96 4.2 電子電導(dǎo)率 98 4.3 電化學(xué)穩(wěn)定窗口 98 4.4 化學(xué)穩(wěn)定性 101 4.4.1　空氣穩(wěn)定性 101 4.4.2　與有機(jī)溶劑的穩(wěn)定性 106 4.4.3　與鋰/鈉金屬負(fù)極的穩(wěn)定性 107 4.4.4　與正極活性材料的穩(wěn)定性 109 4.5 熱穩(wěn)定性 113 4.5.1　材料熱穩(wěn)定性 113 4.5.2　界面熱穩(wěn)定性 115 4.6 力學(xué)性能 115 參考文獻(xiàn) 117 第5章 硫化物電解質(zhì)/電池干法制備工藝 125 5.1 硫化物固態(tài)電解質(zhì)的干法制備 125 5.1.1　熔融淬冷法 125 5.1.2　高能球磨法 130 5.1.3　高能球磨與固相燒結(jié)聯(lián)用 135 5.1.4　固相燒結(jié)法 136 5.2 硫化物全固態(tài)電池的干法制備 138 5.2.1　粉末壓片 138 5.2.2　干法制膜 139 參考文獻(xiàn) 148 第6章 硫化物電解質(zhì)/電池濕法制備工藝 156 6.1 概述 156 6.2 硫化物固態(tài)電解質(zhì)液相參與的合成和加工方法 158 6.2.1　硫化物固態(tài)電解質(zhì)的液相合成 159 6.2.2　硫化物固態(tài)電解質(zhì)的溶液工藝 170 6.2.3　硫化物固態(tài)電解質(zhì)的漿料工藝 174 6.3 液相參與的基于硫化物復(fù)合電極和固態(tài)電解質(zhì)層的合成和加工 178 6.3.1　復(fù)合電極 178 6.3.2　固態(tài)電解質(zhì)層 199 6.3.3　液相參與的基于硫化物全固態(tài)電池的加工 206 參考文獻(xiàn) 211 第7章 硫化物固態(tài)電解質(zhì)與正極材料的界面問(wèn)題 220 7.1 正極活性材料/硫化物固態(tài)電解質(zhì)界面問(wèn)題 220 7.1.1　空間電荷層 220 7.1.2　界面元素互擴(kuò)散 231 7.1.3　界面反應(yīng) 232 7.1.4　正極活性材料體積變化 236 7.2 正極活性材料/硫化物固態(tài)電解質(zhì)界面問(wèn)題解決辦法 237 7.2.1　硫化物固態(tài)電解質(zhì)改性 238 7.2.2　正極包覆 238 7.2.3　正極層與電解質(zhì)層界面優(yōu)化 244 7.2.4　制備碳基納米復(fù)合正極 247 參考文獻(xiàn) 247 第8章 硫化物固態(tài)電解質(zhì)與負(fù)極材料的界面問(wèn)題 252 8.1 鋰金屬負(fù)極/硫化物固態(tài)電解質(zhì)界面問(wèn)題及解決方法 252 8.1.1　界面問(wèn)題 252 8.1.2　界面問(wèn)題解決方法 255 8.2 硅負(fù)極/硫化物固態(tài)電解質(zhì)界面問(wèn)題及解決方法 258 8.2.1　界面問(wèn)題 258 8.2.2　界面問(wèn)題解決方法 259 8.3 石墨負(fù)極/硫化物固態(tài)電解質(zhì)界面問(wèn)題及解決方法 262 8.3.1　界面問(wèn)題 262 8.3.2　界面問(wèn)題解決方法 265 參考文獻(xiàn) 267 第9章 硫化物全固態(tài)電池的發(fā)展趨勢(shì)與展望 270 9.1 硫化物全固態(tài)電池應(yīng)用場(chǎng)景和市場(chǎng)預(yù)測(cè) 270 9.2 硫化物全固態(tài)電池發(fā)展趨勢(shì) 271 9.2.1　材料體系創(chuàng)新 271 9.2.2　制造工藝升級(jí) 272 9.2.3　技術(shù)發(fā)展路線圖 273