碳添加剂的比表面积决定了电池界面的电化学稳定性。在基于硫化物的全固态电池（ASSB）中，固态电解质在电压极端情况下化学上很脆弱。您必须控制碳的表面积，以限制发生这些破坏性分解反应的物理接触点。
虽然碳添加剂对于电子导电性是必需的，但它们与电解质的界面是主要的降解位点。选择具有低比表面积的碳可以最大程度地减小接触界面，从而防止电解质分解，同时保持正极的电子通路。
硫化物电解质的脆弱性
电化学敏感性
硫化物固态电解质具有高离子电导率，但它们并非电化学惰性。当承受高充电电压或低放电电压时，它们容易发生电化学分解。
导体的反应位点
引入碳添加剂是为了确保正极具有足够的电子导电性。然而，碳表面有效地充当了这些分解反应发生的平台。
稳定化机制
减小接触界面
发生分解反应的概率与各组分之间界面的大小成正比。具有高比表面积的碳添加剂会产生巨大的界面，从而增加了电解质分解的机会。
最小化分解概率
通过选择具有低比表面积的导电碳添加剂，您可以物理上减小电解质与电子导体之间的接触面积。这种减小大大降低了由电压应力引发的分解反应的概率。
维持电化学窗口
减小该表面积的最终目标是稳定电化学窗口。这确保了电解质在运行过程中保持稳定，而不会牺牲电池运行所需的电子导电性。
理解权衡
导电性与稳定性
至关重要的是要记住，添加碳严格是为了促进电子流动。如果表面积过分减小，您将面临破坏电子渗流网络的风险，这将增加内部电阻。
平衡之道
工程挑战在于找到支持电子传输所需的最小表面积。超出导电性严格必需的任何表面积都只会成为电解质稳定性的负担。
为您的设计做出正确选择
在为基于硫化物的ASSB选择碳添加剂时，请遵循以下原则：
- 如果您的主要重点是最大化循环寿命：优先选择比表面积尽可能低的碳添加剂，以最大程度地减少降解位点。
- 如果您的主要重点是正极利用率：确保碳分布保持电子连通性，但要使用低表面积颗粒而不是高孔隙率结构来实现。
优化比表面积是保护硫化物电解质免受电化学分解的最有效的被动方法。
总结表：
| 参数 | 高比表面积碳 | 低比表面积碳 |
|---|---|---|
| 电解质稳定性 | 高电化学分解风险 | 增强的稳定性；最小的反应位点 |
| 界面面积 | 大接触面积；促进降解 | 减小的接触面积；限制副反应 |
| 电池循环寿命 | 较低（由于电解质分解） | 较高（由于界面保护） |
| 主要功能 | 高导电性，但风险高 | 高效导电性，具有平衡的稳定性 |
| 推荐用途 | 标准液体电解质电池 | 基于硫化物的全固态电池（ASSB） |
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参考文献
- Julian F. Baumgärtner, Maksym V. Kovalenko. Navigating the Catholyte Landscape in All-Solid-State Batteries. DOI: 10.1021/acsenergylett.5c03429
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
