盡管在固體電解質(zhì)和電極材料之間的界面上基本上沒有固體電解質(zhì)分解的副反應(yīng)，但是固體特性使電極/電解質(zhì)界面相容性差，并且界面阻抗過高，這嚴(yán)重影響了離子的傳輸。 ，最后導(dǎo)致固態(tài)電池具有較低的循環(huán)壽命和較差的性能。
另外，能量密度不能滿足大型電池的要求。電極材料的研究主要集中在兩個(gè)方面：一是對(duì)電極材料及其界面進(jìn)行改性，以提高電極/電解質(zhì)界面的相容性。
另一種是開發(fā)新的電極材料，以進(jìn)一步提高固態(tài)電池的電化學(xué)性能。陰極材料所有固態(tài)電池陰極通常都使用復(fù)合電極。
除電極活性材料外，復(fù)合電極還包括固體電解質(zhì)和導(dǎo)電劑，它們在電極中的離子和電子傳輸中發(fā)揮作用。 LiCoO2，LiFePO4，LiMn2O4和其他氧化物陰極通常用于全固態(tài)電池中。
當(dāng)電解質(zhì)是硫化物時(shí)，由于化學(xué)勢的巨大差異，氧化物正電極比硫化物電解質(zhì)更強(qiáng)地吸引Li +，這導(dǎo)致大量Li +移動(dòng)到正電極，而電解液中的鋰電解質(zhì)界面不好。如果氧化物正電極是離子導(dǎo)體，則在正電極處還將形成空間電荷層。
然而，如果正極是混合導(dǎo)體（例如，LiCoO 2既是離子導(dǎo)體又是電子導(dǎo)體），則氧化物中的Li +濃度將通過電子傳導(dǎo)而被稀釋。電荷層消失。
此時(shí)，硫化物電解質(zhì)上的Li +再次移動(dòng)到正極，并且電解質(zhì)上的空間電荷層進(jìn)一步增加，導(dǎo)致影響電池性能的非常大的界面阻抗。在正極和電解質(zhì)之間添加離子導(dǎo)電氧化物層可以有效地抑制空間電荷層的產(chǎn)生并降低界面阻抗。
另外，增加正極材料的離子電導(dǎo)率可以達(dá)到優(yōu)化電池性能和增加能量密度的目的。為了進(jìn)一步提高全固態(tài)電池的能量密度和電化學(xué)性能，人們還積極研究和開發(fā)新的高能陰極，其中主要包括高容量三元陰極材料和5V高壓材料。
三元材料均具有層狀結(jié)構(gòu)，理論比容量高。除氧化物陰極外，硫化物陰極也是所有固態(tài)電池陰極材料的重要組成部分。
這樣的材料通常具有高的理論比容量，其比氧化物陰極的理論比容量高幾倍或什至一個(gè)數(shù)量級(jí)。它與具有良好導(dǎo)電性的硫化物固體相容。
當(dāng)匹配電解質(zhì)時(shí)，由于化學(xué)勢相似，所以不會(huì)引起嚴(yán)重的空間電荷層效應(yīng)，并且期望所獲得的全固態(tài)電池滿足高容量和長壽命的實(shí)際循環(huán)要求。負(fù)極材料由于其高容量和低電勢，鋰金屬負(fù)極材料已成為所有固態(tài)電池最重要的負(fù)極材料之一。
但是，金屬鋰在循環(huán)過程中會(huì)生成鋰樹枝狀晶體，這不僅會(huì)減少可用于插入/解吸的鋰的數(shù)量，而且還會(huì)引起嚴(yán)重的安全問題，例如短路。另外，金屬鋰非常活潑并且容易與空氣中的氧氣和水分反應(yīng)，并且金屬鋰不能承受高溫，這給電池的組裝和應(yīng)用帶來了困難。
添加其他金屬和鋰以形成合金是解決上述問題的主要方法之一。這些合金材料通常具有較高的理論容量，并且其他金屬的添加降低了金屬鋰的活性，這可以有效地控制鋰樹枝狀晶體的形成和形成。
電化學(xué)副反應(yīng)的出現(xiàn)促進(jìn)了界面的穩(wěn)定性。然而，鋰合金負(fù)極具有一些明顯的缺點(diǎn)。
主要原因是電極的體積在循環(huán)過程中發(fā)生很大變化。在嚴(yán)重的情況下，電極粉會(huì)失效，循環(huán)性能會(huì)大大降低。
同時(shí)，由于鋰仍然是電極的活性材料，因此仍然存在相應(yīng)的安全隱患。碳基負(fù)極材料具有碳基碳基團(tuán)，硅基和錫基材料是用于全固態(tài)電池的另一重要陽極材料。
鈣