【引言】

全固态电池的产业化发展，从来都不是全固与液态的非此即彼，固液混合体系作为技术升级的核心过渡路线，正在成为打通实验室成果到量产落地的关键桥梁。编者注意到近期孙学良院士团队发表了一篇关于固液混合电池的研究（），这让我们不由得联想到7年前韩国汉阳大学也曾发表过类似工作（），7年时间固液混合电池到底进展到什么地步？

【核心难题】

硫化物固态电解质的核心优势十分突出。其室温离子电导率最高可达10-2 S/cm级别，完全匹配传统液态电解液的离子传输能力；较低的杨氏模量让其在室温下即可通过冷压实现致密化，能与电极材料形成紧密的界面接触，适配现有锂电池的极片加工逻辑。这些特性让硫化物体系，在众多固态电解质路线中始终处于产业化研发的第一梯队。

但产业化落地的现实中，高运行压力壁垒始终无法绕开。

与液态电解液的浸润式接触不同，固态电池只能依靠固固接触实现界面离子传输，常规需要施加几十兆帕的外部压力，才能维持充放电过程中电极与电解质的紧密接触，保证电池的长循环稳定性。这一要求给车用电池包设计带来了极高的门槛，复杂的压力维持结构不仅会增加电池包的重量与制造成本，还会带来长期运行的机械稳定性风险。而在低压条件下，电极材料充放电的体积变化会造成界面脱粘、空隙产生，最终引发电池极化激增、容量快速跳水，成为行业内长期无法解决的共性问题。

这让硫化物固态电池的实验室成果始终难以转化为规模化量产的产品。而基于溶剂化离子液体构建的固液混合体系，正是破解这两个困局的关键钥匙。

【导电粘结剂】

首次基于溶剂化离子液体开发出可湿法制备的锂离子导电聚合物粘结剂，彻底解决了硫化物固态电池湿法工艺的核心矛盾，也为固液混合体系在固态电池中的应用，奠定了核心基础。

汉阳大学研究团队首先完成了关键的溶剂筛选工作。通过系统测试不同极性溶剂与硫化物电解质、溶剂化离子液体的兼容性，团队最终锁定中等极性的二溴甲烷作为湿法工艺的溶剂。这种溶剂既不会与硫化物电解质发生副反应，能完整保留电解质的晶体结构与离子传导能力，又能与锂盐和三乙二醇二甲醚（G3）形成的溶剂化离子液体LiG3完全互溶，同时还能稳定溶解丁腈橡胶聚合物基体，一举解决了溶剂与硫化物兼容性、与粘结剂溶解性、与离子液体互溶性三大核心问题。

基于这套溶剂体系，研究团队开发出NBR-LiG3复合粘结剂。与传统绝缘粘结剂完全不同，这种复合粘结剂构建了连续的锂离子传导通路，室温离子电导率达到1.7×10-4 S/cm，同时保留了聚合物基体优异的机械柔韧性与粘结性能，能在极片中起到稳定结构、缓冲充放电体积变化的作用，完全适配卷对卷湿法制备工艺的要求。

图1. LiG3（Li(G3)TFSI）在不同溶剂中与Li6PS5Cl反应活性的示意图：a）非极性溶剂，b）极性较弱的溶剂，以及c）极性很强的溶剂。请注意，极性较弱且给电子能力可忽略不计的溶剂与LiG3可混溶，并且与Li6PS5Cl兼容（b）。

电化学性能测试结果，验证了这种导电粘结剂的优异性能。更具产业化价值的是，这套体系完全适配高负载量车用极片的制备。使用该粘结剂制备的三元NCM711正极，活性材料面负载量达到45mg/cm²面容量高达7.4mAh/cm²，完全满足车用动力电池的实用化要求，打破了硫化物固态电池极片难以实现高负载的行业困境。

研究团队还直接证实了锂离子的多重传输路径，能通过NBR-LiG3粘结剂形成连续的传导路径，从机理上阐明了导电粘结剂的作用原理。这项研究的核心价值，在于首次提出了固液混合电池，让硫化物固态电池可以直接沿用现有商业化锂电池成熟的湿法卷对卷产线，不需要对产线进行大规模改造，大幅降低了硫化物固态电池规模化量产的技术门槛与成本投入。

【离子弹性体】

时隔7年，基于同样的溶剂化离子液体固液混合体系，开发出新型离子导电弹性体，彻底打破了硫化物固态电池必须依赖高压力运行的固有认知，完成了从材料制备到工程化应用的关键一步。

研究团队选择聚苯乙烯-异丁烯-聚苯乙烯热塑性弹性体作为聚合物基体，这种材料的非极性主链与硫化物电解质具备优异的化学兼容性，不会发生有害的副反应，同时两端刚性的苯乙烯嵌段与中间柔性的聚异丁烯嵌段，让其兼具热塑性材料的加工性与橡胶的高弹性。将这种基体与LiG3溶剂化离子液体复合后，形成的SIBS-LiG3离子弹性体，实现了机械性能与离子传导性能的完美平衡。其室温离子电导率达到0.3mS/cm，弹性模量仅为29.8MPa，热分解温度超过400℃，在具备高锂离子传导能力的同时，还能通过自身弹性适配电极材料的体积变化。

这种离子弹性体与硫化物电解质复合后，整体室温离子电导率依然保持5.23mS/cm的超高水平，不会对电池的离子传输造成负面影响。同时，弹性体可以填充硫化物颗粒间的裂纹与空隙，提升电解质层的致密化程度，抑制循环过程中微裂纹的产生与扩展，从结构上维持了电极与电解质界面的稳定性。

图2.（a）由于体积形变，压力不足导致电极活性材料与固态电解质之间界面分离，并且传统绝缘粘结剂会阻碍离子传输。（b）离子弹性体保持界面接触，并实现高效Li+传输，支持在低压力下稳定循环。

在全电池测试中，这套体系展现出了颠覆性的低压运行性能。基于该离子弹性体制备的超高镍Ni90正极全固态电池，在仅5MPa的极低外部压力下，0.05C倍率首圈放电容量达到200mAh/g，充分发挥了高镍正极的容量优势；在1C倍率下循环700圈后，电池依然保持76%以上的容量，远超同期报道的低压全固态电池性能。研究团队还制备了实际应用场景的软包电池，其在2MPa压力下可稳定循环50圈以上，卸除外部压力后，在接近常压的条件下依然能稳定循环超1000圈，彻底摆脱了硫化物固态电池对高运行压力的依赖。

这项研究的核心机理，在于固液混合体系构建的离子弹性体，同时解决了低压运行的两大核心痛点。一方面，弹性体的高形变能力可以动态适配充放电过程中电极材料的体积膨胀与收缩，始终维持电极与电解质之间的紧密界面接触，避免低压下的界面脱粘与空隙产生；另一方面，弹性体内部连续的溶剂化离子液体传导网络，保证了界面处的锂离子传输动力学，大幅降低了界面阻抗与充放电极化，最终实现了低压条件下的长循环稳定运行。更重要的是，这套体系依然沿用了湿法浆料制备工艺，与2019年的研究成果形成了技术衔接，完全适配规模化量产的制备要求。

【产业化进程】

从2019年解决湿法工艺难题，到2026年攻克低压运行壁垒，7年时间里，基于溶剂化离子液体的固液混合体系，一步步打通了硫化物固态电池产业化的全链条堵点，其核心价值，在于重新定义了固态电池的产业化技术路线，让固液混合态电池成为从液态电池到全固态电池过渡的核心桥梁。

固液混合体系的核心意义，首先在于它让硫化物固态电池的规模化量产具备了现实可行性。固液混合体系打破了硫化物固态电池的工程化应用壁垒。几十兆帕的运行压力，不仅给电池包结构设计带来了巨大挑战，还限制了固态电池在乘用车、储能等场景的应用空间。固液混合体系开发的离子弹性体，将电池的运行压力从几十兆帕降至个位数，甚至实现了接近常压下的稳定运行，让硫化物固态电池的电池包设计，可以沿用现有液态电池的成熟结构方案，无需额外增加复杂的压力维持系统，大幅降低了工程化应用的难度，让车用场景的规模化落地成为可能。

更重要的是，固液混合体系在保留全固态电池核心优势的同时，规避了其固有短板。体系中的溶剂化离子液体，通过强配位作用将溶剂分子与锂离子牢牢结合，不会像传统液态电解液那样存在泄漏、挥发、燃烧的风险，完整保留了固态电池的高安全性；同时，固液混合相的存在，完美解决了全固态电池固固界面接触差、离子传输受阻的核心问题，让硫化物电解质与高镍正极的高能量密度优势得以充分发挥。这种兼具固态安全性与液态界面优势的特性，让固液混合态电池成为当前阶段最具产业化落地价值的技术路线。

【总结与展望】

从2019年锂离子导电粘结剂的开创性工作，到2026年离子弹性体的工程化突破，7年时间里，两项顶刊研究构建的固液混合体系，接连攻克了硫化物固态电池湿法规模化制备和低压稳定运行两大核心产业化难题。这一系列研究，不仅颠覆了行业对硫化物固态电池制备与运行的固有认知，更重要的是，所有技术方案都完全适配现有锂电池的量产工艺与设备，具备极强的产业化落地潜力。

全固态电池的产业化发展，从来都不是全固与液态的非此即彼，固液混合体系作为技术升级的核心过渡路线，正在成为打通实验室成果到量产落地的关键桥梁。当前，全球主流车企与电池企业都将2030年定为全固态电池商业化落地的关键节点，而固液混合体系的持续技术突破，让这一目标有了更坚实的技术支撑。

随着材料体系的持续优化、工艺技术的不断成熟，固液混合态电池将率先实现规模化上车应用，逐步完成从液态电池到全固态电池的技术迭代，真正开启动力电池的全固态时代。

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