近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所科研團(tuán)隊(duì)在全固態(tài)鋰電池領(lǐng)域取得新的突破，開(kāi)發(fā)出一種均質(zhì)化正極材料--鋰鈦鍺磷硫硒。該技術(shù)有望讓電子設(shè)備小型化、長(zhǎng)續(xù)航的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。

　　對(duì)此，業(yè)內(nèi)人士表示，此次在全固態(tài)鋰電池領(lǐng)域研發(fā)獲得新進(jìn)展，將進(jìn)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(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　技術(shù)研發(fā)取得突破

　　全固態(tài)電池是相對(duì)于液態(tài)鋰電池而言，是指結(jié)構(gòu)中不含液體，所有材料都以固態(tài)形式存在的儲(chǔ)能器件。相比當(dāng)前消費(fèi)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(zhì)，可進(jìn)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(huì)逐步提高，但目前對(duì)其認(rèn)知還很不全面，能否達(dá)到本質(zhì)安全還需要從正極、負(fù)極等多個(gè)路徑進(jìn)行充分驗(yàn)證?！敝袊?guó)科學(xué)院物理研究所研究員李泓說(shuō)。

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

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

　　據(jù)介紹，該材料的離子和電子電導(dǎo)率高于傳統(tǒng)層狀氧化物正極材料1000倍以上，比容量超過(guò)目前的高鎳正極材料。同時(shí)，該材料在充放電過(guò)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(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，使用這種新材料的全固態(tài)鋰電池，能量密度達(dá)到每千克390瓦時(shí)，是目前市場(chǎng)上最先進(jìn)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(shí)現(xiàn)大于10000圈的超長(zhǎng)循環(huán)，電池在經(jīng)過(guò)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(zhǎng)，能夠提供更充足的電量?！敝袊?guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所研究員崔光磊表示，新材料對(duì)開(kāi)發(fā)能量密度高、使用壽命長(zhǎng)的儲(chǔ)能設(shè)備具有重要意義，為全固態(tài)鋰電池的商業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

　　企業(yè)布局加快

　　無(wú)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(shù)，正在成為企業(yè)競(jìng)相布局的新賽道。

　　恩捷股份7月30日在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，公司通過(guò)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(lǐng)域，專(zhuān)注于全固態(tài)硫化物電解質(zhì)材料的相關(guān)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(jí)年產(chǎn)能建設(shè)和運(yùn)行，并搭建完成百?lài)嵓?jí)硫化鋰中試生產(chǎn)線。硫化物固態(tài)電解質(zhì)（LPSC）產(chǎn)品和全固態(tài)電解質(zhì)膜產(chǎn)品均處于送樣階段。

　　同樣，德?tīng)柟煞萁赵谕顿Y者關(guān)系活動(dòng)上表示，公司研發(fā)的固態(tài)電池以氧化物電解質(zhì)為主，具有安全性高的特點(diǎn)；制造過(guò)程采用成熟的涂覆工藝，流程簡(jiǎn)單易于批量生產(chǎn)，性能及成本均有顯著優(yōu)勢(shì)。目前，該公司的固態(tài)電池研發(fā)成果已通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)的針刺試驗(yàn)、過(guò)充電試驗(yàn)和加熱試驗(yàn)，未來(lái)可廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、穿戴設(shè)備、無(wú)人機(jī)、日用消費(fèi)等多領(lǐng)域。

　　此外，太藍(lán)新能源、衛(wèi)藍(lán)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(jìn)度和技術(shù)突破。太藍(lán)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(jì)錄；衛(wèi)藍(lán)新能源則專(zhuān)注于混合固液電解質(zhì)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(yáng)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(guó)內(nèi)首條1GWh固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線，并實(shí)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(zhǎng)續(xù)航固態(tài)電池已在上汽的新款車(chē)型上得到應(yīng)用。

　　另一組數(shù)據(jù)也印證了我國(guó)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(gè)月我國(guó)固態(tài)電池新增產(chǎn)能（含規(guī)劃、落地）超過(guò)142GWh，共涉及投資總金額超644億元。

　　仍需攻克多個(gè)難關(guān)

　　業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，目前我國(guó)全固態(tài)電池技術(shù)還處于產(chǎn)品導(dǎo)入前的萌芽階段，預(yù)計(jì)全固態(tài)電池在2027年可實(shí)現(xiàn)小規(guī)模示范裝車(chē)，2030年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)裝車(chē)。

　　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(gè)難關(guān)。

　　李泓坦言，成本過(guò)高、制作條件嚴(yán)苛、商品化屬性不足，制約著當(dāng)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(shù)的公認(rèn)趨勢(shì)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(jí)工程師李崢表示，全固態(tài)電池要規(guī)?；慨a(chǎn)，關(guān)鍵要看整車(chē)企業(yè)，整車(chē)企業(yè)的主動(dòng)性和帶動(dòng)效應(yīng)一定會(huì)帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈快速發(fā)展。同時(shí)，通過(guò)材料創(chuàng)新提升電池性能，工藝創(chuàng)新降低電池成本，設(shè)備創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)工藝。

　　李泓說(shuō)：“一方面要將現(xiàn)有的材料和工藝稍加改進(jìn)，形成半固態(tài)電池解決方案；另一方面應(yīng)逐步通過(guò)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。”

　　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(guò)熱引發(fā)、光引發(fā)、電化學(xué)反應(yīng)將液態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)換為固態(tài)電解質(zhì)是提升電池安全性的唯一途徑。基于原位固態(tài)化的混合固液電芯工藝，能夠?qū)崿F(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(shí)提升電芯持續(xù)充放電性能?！保ㄓ浾?葉偉）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào)

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