圖/上海交通大學(xué)

據(jù)上海交通大學(xué)消息，近日，上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院智能汽車研究所張希教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊Electrochemical Energy Reviews（IF 31.30）上發(fā)表題為“Li–solid electrolyte interfaces/interphases in all-solid-state Li batteries”的封面文章，詳細(xì)報(bào)告了國(guó)際全固態(tài)電池固-固界面研究現(xiàn)狀與核心問(wèn)題，以及團(tuán)隊(duì)在該方向上取得的重要進(jìn)展。智能汽車研究所賈理男博士和化學(xué)化工學(xué)院朱金輝博士為論文共同第一作者，張希教授為通訊作者。

現(xiàn)有的新能源汽車動(dòng)力電池（磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池）采用有機(jī)電解液，能量密度已達(dá)到理論上限，無(wú)法滿足里程提升需求，且存在起火爆炸等重大安全隱患。全固態(tài)電池以固態(tài)電解質(zhì)取代現(xiàn)有鋰電池中的有機(jī)電解液和隔膜，可從根本上解決鋰電池安全問(wèn)題，同時(shí)采用超薄固態(tài)電解質(zhì)，并匹配高比容量電極材料，可使搭載該電池的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程超過(guò)1200公里。日本、韓國(guó)、美國(guó)和歐盟等相繼提出2030年前突破全固態(tài)電池量產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的換道超車。因此，加快推進(jìn)我國(guó)對(duì)全固態(tài)電池的核心技術(shù)突破及規(guī)模應(yīng)用，搶占全球新能源產(chǎn)業(yè)先機(jī)，建立我國(guó)全固態(tài)電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)“護(hù)城河”，已經(jīng)刻不容緩。 

然而，全固態(tài)電池中負(fù)極/固態(tài)電解質(zhì)的固-固界面存在物理接觸不良（阻抗偏大）、副反應(yīng)和鋰枝晶形成等技術(shù)難題，極大制約了全固態(tài)電池產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。張希教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)以上問(wèn)題，提出了一系列適用于包括硫化物、氧化物、聚合物和鹵化物四種全固態(tài)電池體系負(fù)極界面穩(wěn)定性改善策略，具體包括三個(gè)方面。一是多層固態(tài)電解質(zhì)：提出設(shè)計(jì)合理的多層固態(tài)電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，以同時(shí)承受負(fù)極界面的還原反應(yīng)和正極界面的氧化反應(yīng)。這種垂直異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為全固態(tài)電池界面工程研究提供了可靠的參考。二是嵌入SEI中間層：在鋰負(fù)極與固態(tài)電解質(zhì)之間嵌入SEI中間層被證明是一種改善負(fù)極界面性能的有效策略。為應(yīng)對(duì)高電流密度下電池實(shí)際容量問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)提出采用具有優(yōu)異離子和電子輸運(yùn)性能的三維多孔支架材料。三是高容量鋰合金負(fù)極：相比于金屬鋰負(fù)極，鋰合金負(fù)極在固態(tài)電解質(zhì)中的穩(wěn)定性更高，體積變化效應(yīng)也更容易解決，團(tuán)隊(duì)提出將Li-Si合金作為全固態(tài)電池負(fù)極的有效候選者。

通過(guò)長(zhǎng)期的技術(shù)積累與實(shí)踐創(chuàng)新，張希教授團(tuán)隊(duì)在硫化物全固態(tài)電池研究領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，通過(guò)鋰金屬負(fù)極的改性工程、固態(tài)電解質(zhì)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及正極活性物質(zhì)的包覆工藝探索，取得了達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的成果：硫化物固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率超過(guò)17mS·cm^-1；全固態(tài)電池的充放電循環(huán)壽命超過(guò)5000次，容量保持率超過(guò)80%，面容量達(dá)25 mAh·cm^-2；全固態(tài)電池能量密度已超過(guò)400Wh/kg，為磷酸鐵鋰電池的兩倍多。

此外，為推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化，張希教授團(tuán)隊(duì)在前期全固態(tài)電池基礎(chǔ)研究形成重要突破的基礎(chǔ)上，成立了上海屹鋰新能源科技有限公司，并成功入選專精特新企業(yè)，致力于高安全、高能量密度全固態(tài)電池及核心材料的產(chǎn)品研發(fā)與規(guī)模生產(chǎn)。企業(yè)獲得世界自然基金會(huì)“氣候創(chuàng)行者”榮譽(yù)稱號(hào)，研發(fā)的高安全硫化物全固態(tài)軟包電芯產(chǎn)品，入選“上海十大綠色低碳創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品”，已與數(shù)家知名整車企業(yè)形成了全方位戰(zhàn)略合作。目前已申請(qǐng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)超百項(xiàng)，其中發(fā)明專利80余項(xiàng)，PCT國(guó)際專利4項(xiàng)，并通過(guò)了我國(guó)首個(gè)硫化物全固態(tài)電池ISO9001產(chǎn)品質(zhì)量體系認(rèn)證，同時(shí)由中國(guó)電子學(xué)會(huì)支持牽頭起草發(fā)布了我國(guó)首個(gè)硫化物全固態(tài)電池團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。

在這樣的背景下，6月28日-29日，由中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、電池百人會(huì)、蘇州市新時(shí)代工商管理企業(yè)家聯(lián)合會(huì)新能源專委會(huì)主辦的2024固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈企業(yè)家峰會(huì)將于江蘇省蘇州市相城區(qū)蘇州國(guó)際會(huì)議酒店舉行。屆時(shí)，將有來(lái)自海內(nèi)外固態(tài)電池新能源上中下游全產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)家、專家、主流媒體等出席盛會(huì)，匯聚全球產(chǎn)學(xué)研金用等各界力量，共同探討固態(tài)電池技術(shù)的最新進(jìn)展、面臨的挑戰(zhàn)、解決方案及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，為加速固態(tài)電池技術(shù)的創(chuàng)新突破、推動(dòng)其商業(yè)化進(jìn)程搭建起深度溝通、合作的橋梁和紐帶，助力全球能源轉(zhuǎn)型和綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展。