新技術讓硫化物全固態(tài)鋰離子電池向產業(yè)化更近一步

記者5日從中國科學院青島生物能源與過程研究所獲悉，該研究所武建飛研究員帶領的先進儲能材料與技術研究組，在硫化物全固態(tài)鋰離子電池領域的基礎科學問題和電池規(guī)模化制備技術方面，取得了一系列突破性新進展。相關成果發(fā)表在國際期刊《化學電化學》上。

硫化物全固態(tài)鋰離子電池憑借高能量、快速充放電、低溫性能好以及高安全性、長壽命等優(yōu)點，開創(chuàng)性地解決了液態(tài)鋰電池存在的能量密度低、易燃、易爆等一系列問題，成為一項顛覆性前沿科技。硫化物固體電解質具有眾多優(yōu)勢，使硫化物全固態(tài)鋰電池高能量密度和高倍率性能兼?zhèn)?。世界眾多車企紛紛投入硫化物全固態(tài)鋰電池的研發(fā)，并發(fā)布量產計劃。

硫化物全固態(tài)鋰離子電池的關鍵核心材料是硫化物電解質，目前已報道的硫化物電解質室溫離子電導率越來越高，可與商品化鋰離子電池所用有機電解液的離子電導率相媲美。

多年來，該科研團隊致力于開發(fā)高性能硫化物固體電解質，利用高通量計算方法，開發(fā)出高電導率的硫化物固體電解質，其室溫離子電導率均達到國際水平，且已建立硫化物固體電解質中試生產線，具備公斤級批量制備能力。

在此基礎上，針對硫化物電解質空氣穩(wěn)定性的研究，該科研團隊近期又取得關鍵性進展，通過向電解質中進行軟酸物質和硬堿物質的雙摻雜，獲得了兼具高離子電導率、電化學穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性優(yōu)異的硫化物電解質材料。

據(jù)介紹，為了突破硫化物全固態(tài)軟包鋰電池工業(yè)化制備的技術瓶頸，科研團隊自主創(chuàng)新了多項關鍵技術，如制備出厚度低于20微米的超薄電解質膜技術，開發(fā)高穩(wěn)定性電極包覆技術，構建了穩(wěn)定的電極/電解質界面技術，以及勻漿、涂布、電極成型等技術，還成功開發(fā)出具有優(yōu)異倍率和低溫性能的軟包電池，率先突破全固態(tài)軟包鋰電池循環(huán)壽命差的技術難點，成功開發(fā)出長循環(huán)壽命的全固態(tài)軟包鋰電池，循環(huán)850次，容量保持率為94%。

目前，該科研團隊完成了實驗室技術制造，已建立一條全固態(tài)軟包電池實驗室生產線，探索出硫化物全固態(tài)鋰離子電池生產模式，為推動高性能、低成本、大容量、高安全硫化物全固態(tài)軟包電池的工業(yè)化生產奠定了基礎。

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