“固態(tài)電池已經上升到國家層面,政策方面給予很多支持?!睆垵硎?,不用糾結于采用哪種固態(tài)電池技術路線,最終所要實現(xiàn)的目的都是一樣的。固態(tài)電池發(fā)展,如何實現(xiàn)LLZTO材料在固態(tài)電池中的界面適配性是關鍵。

上海硅酸鹽所張濤:實現(xiàn)LLZTO材料在固態(tài)電池中的界面適配性是關鍵

2024固態(tài)電池產業(yè)生態(tài)圈企業(yè)家峰會現(xiàn)場

電池百人會-電池網6月28日訊(常青 林音 江蘇蘇州 圖文直播)6月28日,固態(tài)電池行業(yè)盛會——2024固態(tài)電池產業(yè)生態(tài)圈企業(yè)家峰會在蘇州相城舉行。本屆論壇由中關村新型電池技術創(chuàng)新聯(lián)盟、電池百人會、蘇州市新時代工商管理企業(yè)家聯(lián)合會新能源專委會主辦,本次盛會匯聚全球產學研金用等各界力量,圍繞“新技術 新賽道 新力量”這一主題掀起頭腦風暴,共同探討固態(tài)電池技術的最新進展、面臨的挑戰(zhàn)、解決方案及未來的發(fā)展趨勢,推動其商業(yè)化進程,搭建起深度溝通、合作的橋梁和紐帶。

中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員、博導、能源中心書記、主任張濤

中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員、博導、能源中心書記、主任張濤

28日上午,中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員、博導、能源中心書記、主任張濤在論壇上做了題為《固態(tài)鋰電池關鍵材料開發(fā)及界面應用技術研究》的主題演講,分享了固態(tài)電池發(fā)展趨勢、固態(tài)電解質表面配位技術、產業(yè)化進展等,電池網摘選了其部分精彩觀點,以饗讀者:

據(jù)張濤分享的一組數(shù)據(jù)顯示,全球化石能源消耗急劇增加,環(huán)境污染疊加全球變暖等因素,推動可再生能源的快速發(fā)展。2019年,諾貝爾化學獎授予約翰·班寧斯特·古迪納夫教授、斯坦利·惠廷漢姆教授、吉野彰教授,推動鋰離子電池發(fā)展。

鋰離子電池的發(fā)展經歷四個階段:萌芽階段(1976年)、初始階段(1980年-1986年)、飛速發(fā)展階段(1987年-1996年)、大規(guī)模商用化階段(1997年-至今)。而作為下一代鋰電池技術,固態(tài)電池從2000年開始進入研發(fā)階段,至今已有多家固態(tài)電池企業(yè)以及車企宣布研發(fā)布局固態(tài)電池。

“固態(tài)電池已經上升到國家層面,政策方面給予很多支持。”張濤表示,不用糾結于采用哪種固態(tài)電池技術路線,最終所要實現(xiàn)的目的都是一樣的。全固態(tài)電池發(fā)展,如何實現(xiàn)LLZTO材料在固態(tài)電池中的界面適配性是關鍵。

據(jù)張濤介紹,LLZTO基鋰金屬電池中正極/電解質界面、負極/電解質界面、電解質內部界面、正極內部界面等都存在不同的技術難題。

固態(tài)電解質表面配位是基于對腈基在石榴石型電解質表面的配位化學研究,揭示了強極性基團與電解質晶格金屬原子之間的強配位作用,并據(jù)此構筑了牢固的電解質/電極界面。

依據(jù)表面配位技術,上海硅酸鹽所又研發(fā)配位增強功能化隔膜,從固態(tài)電解質表面金屬離子的強配位作用出發(fā),對其表面進行功能化設計,并以商業(yè)隔膜為基體,涂覆構筑活性功能層,制備適用于鋰金屬電池的功能化隔膜。

此外,還包括配位增強復合固態(tài)電解質,利用極性基團與固態(tài)電解質之間的配位作用,制備SN/PAN共包覆LLZTO高離子電導率的電解質漿料,將漿料用流延法涂覆在電池正極片,制備電極涂覆型超薄固態(tài)電解質。

張濤講道,在產業(yè)化方面,2022年7月,上海硅酸鹽所和上海洗霸科技股份有限公司簽署《合作共建固態(tài)電池先進材料聯(lián)合創(chuàng)新實驗室協(xié)議書》;同年9月,上海硅酸鹽所和上海洗霸科技股份有限公司簽署《固態(tài)電解質材料技術知識產權轉讓合同》;同年11月,上海硅酸鹽所和上海洗霸科技股份有限公司合資成立“上??圃垂棠苄履茉纯萍加邢薰尽保瑢W⒂诠虘B(tài)電解質材料的產業(yè)化生產。

進展方面,2023年1月,上海嘉定工廠噸級到十噸級產線第一釜產品投產成功,產品通過上海硅酸鹽所各項物化性能測試,達到預期指標;

2023年3月,完成水穩(wěn)定石榴石型固態(tài)電解質粉體開發(fā);同年6月,在上海嘉定工廠完成水穩(wěn)定石榴石型固態(tài)電解質粉體生產線建設;同年10月,完成產品定型,包括常規(guī)粉體、水穩(wěn)定粉體、水性漿料、油性漿料、涂覆隔膜、陶瓷片等。

產能方面,2023年12月,上海洗霸松江基地建設項目開工,新建固態(tài)電解質粉體工業(yè)化甲類廠房超2500平方米;2024年2月,開始相關產線生產設備的安裝與調試工作。

在張濤看來,未來固態(tài)電池的發(fā)展主要包括以下三點:

氧化物鋰離子導體材料已具備產業(yè)化宏量生產能力,產品以粉體、漿料、隔膜等形式應用于固態(tài)鋰電池的電極摻混、隔膜涂覆和電極界面改性等用途。

在固態(tài)電解質核心材料自主可控的基礎上,持續(xù)提高電極/電解質和電極內部的固固界面適配性是固態(tài)電池技術發(fā)展的關鍵科學問題(原位固化、配位界面等)。

從工藝設計和工程化平臺開發(fā)角度,驗證和持續(xù)提高Ah級固態(tài)鋰電池的安全、能量密度、循環(huán)、倍率和低溫性能,是當前工程技術開發(fā)的主要問題。

(以上觀點根據(jù)論壇現(xiàn)場速記整理,未經發(fā)言者本人審閱。)

[責任編輯:陳長清]

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