近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所科研團隊在全固態(tài)鋰電池領域取得新的突破，開發(fā)出一種均質化正極材料--鋰鈦鍺磷硫硒。該技術有望讓電子設備小型化、長續(xù)航的夢想成為現(xiàn)實。

　　對此，業(yè)內(nèi)人士表示，此次在全固態(tài)鋰電池領域研發(fā)獲得新進展，將進一步提高全固態(tài)鋰電池的使用壽命和能量密度，為全固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化應用打下堅實基礎。

　　技術研發(fā)取得突破

　　全固態(tài)電池是相對于液態(tài)鋰電池而言，是指結構中不含液體，所有材料都以固態(tài)形式存在的儲能器件。相比當前消費電子產(chǎn)品中普遍使用的鋰離子電池，全固態(tài)鋰電池使用固態(tài)電解質，可進一步提升電池的穩(wěn)定性和安全性。

　　“雖然固態(tài)電池的安全性會逐步提高，但目前對其認知還很不全面，能否達到本質安全還需要從正極、負極等多個路徑進行充分驗證?！敝袊茖W院物理研究所研究員李泓說。

　　“目前全固態(tài)電池仍在研發(fā)階段，技術還未成熟，主要是電池正極內(nèi)部的不同材料在化學和物理性質上很難完美匹配，進而影響電池的能量密度和使用壽命?！敝心洗髮W冶金與環(huán)境學院教授張佳峰表示，此次中國科學院青島生物能源與過程研究所科研團隊開發(fā)的均質化正極材料較好地解決了這一問題。

　　中國科學院青島生物能源與過程研究所開發(fā)的鋰鈦鍺磷硫硒這種全新的電極材料，兼具電導率高、放電比容量高、使用壽命長等優(yōu)勢，可顯著提升電池性能。

　　據(jù)介紹，該材料的離子和電子電導率高于傳統(tǒng)層狀氧化物正極材料1000倍以上，比容量超過目前的高鎳正極材料。同時，該材料在充放電過程中僅發(fā)生1.2%的體積形變，低于傳統(tǒng)層狀氧化物正極材料的50%。研究團隊發(fā)現(xiàn)，使用這種新材料的全固態(tài)鋰電池，能量密度達到每千克390瓦時，是目前市場上最先進鋰離子電池的1.3倍。

　　“使用該材料的全固態(tài)鋰電池可以實現(xiàn)大于10000圈的超長循環(huán)，電池在經(jīng)過5000次充放電循環(huán)后，仍可保持80%的初始容量，使用壽命更長，能夠提供更充足的電量?！敝袊茖W院青島生物能源與過程研究所研究員崔光磊表示，新材料對開發(fā)能量密度高、使用壽命長的儲能設備具有重要意義，為全固態(tài)鋰電池的商業(yè)化應用奠定了基礎。

　　企業(yè)布局加快

　　無論是從安全性還是能量密度看，全固態(tài)電池是非常有潛力的技術，正在成為企業(yè)競相布局的新賽道。

　　恩捷股份7月30日在投資者互動平臺表示，公司通過控股子公司湖南恩捷前沿新材料科技有限公司布局全固態(tài)電池領域，專注于全固態(tài)硫化物電解質材料的相關研發(fā)工作。目前，湖南恩捷的固態(tài)用高純硫化鋰產(chǎn)品已完成小試噸級年產(chǎn)能建設和運行，并搭建完成百噸級硫化鋰中試生產(chǎn)線。硫化物固態(tài)電解質（LPSC）產(chǎn)品和全固態(tài)電解質膜產(chǎn)品均處于送樣階段。

　　同樣，德爾股份近日在投資者關系活動上表示，公司研發(fā)的固態(tài)電池以氧化物電解質為主，具有安全性高的特點；制造過程采用成熟的涂覆工藝，流程簡單易于批量生產(chǎn)，性能及成本均有顯著優(yōu)勢。目前，該公司的固態(tài)電池研發(fā)成果已通過第三方機構的針刺試驗、過充電試驗和加熱試驗，未來可廣泛應用于電動汽車、穿戴設備、無人機、日用消費等多領域。

　　此外，太藍新能源、衛(wèi)藍新能源、清陶科技等企業(yè)紛紛宣布了固態(tài)電池的量產(chǎn)進度和技術突破。太藍新能源成功制備出世界首款超高能量密度720Wh/kg，單體容量120Ah全固態(tài)鋰金屬電池，刷新了體型化鋰電池的最大單體容量和最高能量密度紀錄；衛(wèi)藍新能源則專注于混合固液電解質鋰離子電池與全固態(tài)鋰電池的研發(fā)與生產(chǎn)，已在北京房山和江蘇溧陽建立了兩大生產(chǎn)基地；清陶科技致力于打造固態(tài)電池全產(chǎn)業(yè)鏈，已建成國內(nèi)首條1GWh固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線，并實現(xiàn)了固態(tài)鋰電池的產(chǎn)業(yè)化，其續(xù)航超千公里的長續(xù)航固態(tài)電池已在上汽的新款車型上得到應用。

　　另一組數(shù)據(jù)也印證了我國企業(yè)正在加快布局固態(tài)電池賽道。高工鋰電發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，今年前7個月我國固態(tài)電池新增產(chǎn)能（含規(guī)劃、落地）超過142GWh，共涉及投資總金額超644億元。

　　仍需攻克多個難關

　　業(yè)內(nèi)專家表示，目前我國全固態(tài)電池技術還處于產(chǎn)品導入前的萌芽階段，預計全固態(tài)電池在2027年可實現(xiàn)小規(guī)模示范裝車，2030年實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)裝車。

　　為什么全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化還有一段距離？其原因在于，全固態(tài)電池的商業(yè)化量產(chǎn)還需攻克多個難關。

　　李泓坦言，成本過高、制作條件嚴苛、商品化屬性不足，制約著當下全固態(tài)電池快速發(fā)展。

　　如何加快全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化落地？“固態(tài)電池是下一代鋰電池技術的公認趨勢也是必然選擇?！鼻逄?昆山)能源發(fā)展股份有限公司總經(jīng)理、高級工程師李崢表示，全固態(tài)電池要規(guī)?；慨a(chǎn)，關鍵要看整車企業(yè)，整車企業(yè)的主動性和帶動效應一定會帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈快速發(fā)展。同時，通過材料創(chuàng)新提升電池性能，工藝創(chuàng)新降低電池成本，設備創(chuàng)新實現(xiàn)量產(chǎn)工藝。

　　李泓說：“一方面要將現(xiàn)有的材料和工藝稍加改進，形成半固態(tài)電池解決方案；另一方面應逐步通過全新的材料工藝，發(fā)展更高性能、更安全、更便宜的全固態(tài)電池?！?/p>

　　此外，界面穩(wěn)定性是保證電池安全性的重要因素。李泓表示：“通過熱引發(fā)、光引發(fā)、電化學反應將液態(tài)電解質轉換為固態(tài)電解質是提升電池安全性的唯一途徑?；谠还虘B(tài)化的混合固液電芯工藝，能夠實現(xiàn)原位再包覆、形成連續(xù)界面和離子通道，在改善安全的同時提升電芯持續(xù)充放電性能?！保ㄓ浾?葉偉）

　　轉自：中國高新技術產(chǎn)業(yè)導報

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