中國(guó)粉體網(wǎng)訊 作為下一代電池最有希望的候選者，全固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)競(jìng)爭(zhēng)正在逐步升溫。據(jù)日本產(chǎn)業(yè)媒體預(yù)測(cè)，未來(lái)以電動(dòng)汽車(chē)需求為主的硫化物類全固態(tài)電池產(chǎn)品有望增長(zhǎng)。電池制造商在2020年代前半期開(kāi)始向?qū)嵱没较蜻M(jìn)行研發(fā)，目前已經(jīng)開(kāi)始有樣品出貨。2020年代前半期，大型汽車(chē)制造商推出了配備硫化物系列的電動(dòng)汽車(chē)（EV），預(yù)計(jì)從2025 年左右開(kāi)始采用的車(chē)輛數(shù)量將陸續(xù)增加，市場(chǎng)將變得較為活躍。
為深入了解硫化物固態(tài)電解質(zhì)，中國(guó)粉體網(wǎng)邀請(qǐng)到了中科院物理所的吳凡教授做客“對(duì)話”欄目，聊聊關(guān)于硫化物固態(tài)電解質(zhì)的那些事兒。
中國(guó)科學(xué)院物理研究所吳凡研究員
中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)問(wèn)吳教授，硫化物固態(tài)電解質(zhì)目前有哪些最為關(guān)鍵的問(wèn)題需要解決？
吳凡教授：硫化物全固態(tài)電池的關(guān)鍵問(wèn)題，可以從材料、界面、電芯三個(gè)方面總結(jié)，比如材料方面，關(guān)鍵點(diǎn)主要是SSE空氣穩(wěn)定性、SSE本身電化學(xué)穩(wěn)定性、成本等這幾個(gè)問(wèn)題。另外，在硫化物全固態(tài)電池制備過(guò)程中，由于需要克服大容量、高能量密度、批量化制備的問(wèn)題，所以工程化應(yīng)用也是比較大的問(wèn)題。
（圖片來(lái)源：硫化物全固態(tài)電池技術(shù)研究進(jìn)展ppt）
中國(guó)粉體網(wǎng)：您研究了一種硫化物全固態(tài)電池軟包電芯，請(qǐng)問(wèn)，這種軟包電芯的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)到什么階段了？預(yù)計(jì)可以應(yīng)用在哪些方面？
吳凡教授：對(duì)于硫化物全固態(tài)電池軟包電芯，現(xiàn)在做了原型樣本電芯，包括單層硫化物全固態(tài)軟包電芯和多層疊片硫化物全固態(tài)軟包電芯。我們也聯(lián)合了寧德時(shí)代、寶能、天目先導(dǎo)、北京衛(wèi)藍(lán)、天目湖先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研究院以及南京大學(xué)、蘇州大學(xué)共同承擔(dān)了江蘇省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，推進(jìn)全固態(tài)電芯的研發(fā)攻關(guān)和小批量試制。預(yù)計(jì)硫化物全固態(tài)電芯更好的應(yīng)用場(chǎng)景將會(huì)是在軍工、航空航天、特種裝備、專用電動(dòng)工具等這些領(lǐng)域。隨著全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展更加完備，從業(yè)人數(shù)增加，成本降低，以后也會(huì)逐漸向動(dòng)力電池市場(chǎng)滲透。
（圖片來(lái)源：硫化物全固態(tài)電池技術(shù)研究進(jìn)展ppt）
中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)問(wèn)，對(duì)固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，您預(yù)計(jì)會(huì)在未來(lái)什么時(shí)間？就目前，國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，還亟缺的助力是什么？
吳凡教授：現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的四大固態(tài)電池企業(yè)，包括衛(wèi)藍(lán)、清陶、鋒鋰、輝能等，是基于氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的固液混合體系，它的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)開(kāi)始。比如，衛(wèi)藍(lán)2022年2月在淄博高新區(qū)齊魯儲(chǔ)能谷投資100GWH固態(tài)鋰電池項(xiàng)目，總投資400億元。其中，一期投資102億元，占地550畝，年產(chǎn)混合固液電解質(zhì)電池和全固態(tài)電池20GWH，項(xiàng)目當(dāng)年簽約、當(dāng)年建設(shè)、當(dāng)年投產(chǎn)。并且衛(wèi)藍(lán)已在北京房山、江蘇溧陽(yáng)和浙江湖州擁有3大生產(chǎn)基地。
就目前，國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，亟缺的助力是原始材料的專利布局、全固態(tài)電池的制備工藝與裝備，尤其是制備工藝，相比固液混合電池，全固態(tài)電池的界面是固固接觸，可能會(huì)有革命性的突破，從技術(shù)的原創(chuàng)性上會(huì)是一個(gè)大的挑戰(zhàn)。
中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)問(wèn)，國(guó)內(nèi)與國(guó)外的硫化物固態(tài)電解質(zhì)的研究側(cè)重點(diǎn)有什么不同？
吳凡教授：就國(guó)外而言，推進(jìn)硫化物全固態(tài)電池的研發(fā)的代表是日本、韓國(guó)。在日本，三井金屬在2021年建成了年產(chǎn)10噸的硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料生產(chǎn)線。國(guó)內(nèi)研究起步晚，相對(duì)來(lái)說(shuō)落后于國(guó)外。針對(duì)國(guó)外硫化物固態(tài)電解質(zhì)的專利壁壘，國(guó)內(nèi)主要是通過(guò)原創(chuàng)性的技術(shù)，例如新型的制備工藝、新型的材料晶體結(jié)構(gòu)來(lái)完成專利布局，另外，對(duì)于必需要用到的硫化物材料，在日韓已有專利的情況下，通過(guò)其它的表征工藝以及其它的性能來(lái)實(shí)現(xiàn)相同或相似材料的專利申請(qǐng)和授權(quán)。雖然起步晚，但是獲得原創(chuàng)性的專利授權(quán)，對(duì)于后期材料批量制備以及全固態(tài)電芯的推進(jìn)有一個(gè)比較好的保護(hù)。
中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)問(wèn)，對(duì)美日韓三國(guó)的硫化物固態(tài)電池研究，您能重點(diǎn)談?wù)勅毡驹诹蚧锕虘B(tài)電池方面的研究進(jìn)展？
吳凡教授：日本方面，2020年，日本LIBTEC項(xiàng)目，預(yù)計(jì)到2023年完成面向電動(dòng)汽車(chē)的全固態(tài)電池試制品，項(xiàng)目的共同參與者有豐田汽車(chē)、松下和旭化成等汽車(chē)、電池和材料領(lǐng)域具代表性24家日本企業(yè)和機(jī)構(gòu)。2018年，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省與日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）宣布啟動(dòng)全固態(tài)電池的合作開(kāi)發(fā)項(xiàng)目（SOLID-EV），這是NEDO關(guān)于全固態(tài)鋰電池研究的第二期合作項(xiàng)目，囊括了包括豐田、本田、日產(chǎn)和松下等在內(nèi)的23家汽車(chē)、電池和材料企業(yè)，以及京都大學(xué)、日本理化學(xué)研究所等15家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，計(jì)劃到2022年全面掌握全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)。
從20年前，日本的豐田公司就已經(jīng)開(kāi)始專注于硫化物全固態(tài)電池的研究，在2008年，開(kāi)始有第一項(xiàng)專利，到2013年，這5年全部圍繞硫化物固態(tài)電解質(zhì)以及安全性問(wèn)題來(lái)布局專利。2013年到目前，豐田一直積極推進(jìn)硫化物全固態(tài)電池，包括正極、負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)電池構(gòu)造、回收等等全產(chǎn)業(yè)鏈的專利布局，到現(xiàn)在已經(jīng)有400余項(xiàng)同族專利。
另外，豐田公司目前為止還是全世界范圍內(nèi)在硫化物固態(tài)電池領(lǐng)域申請(qǐng)專利最多的公司。出光興產(chǎn)、日立造船、松下也都專注于硫化物全固態(tài)電池研發(fā)。日立造船的硫化物全固態(tài)電池“AS-LiB”已經(jīng)應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域。三井金屬對(duì)其硫化物材料進(jìn)行供應(yīng)，去年10月份報(bào)道建成了年產(chǎn)10噸的硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料生產(chǎn)線。豐田預(yù)計(jì)在2025年，會(huì)有批量化硫化物全固態(tài)電池的制備能力。整體來(lái)說(shuō)，日本是舉全國(guó)之力在投入硫化物全固態(tài)電池的研發(fā)，而且產(chǎn)業(yè)化腳步推進(jìn)也比較快。
中國(guó)粉體網(wǎng)：非常感謝吳凡教授百忙之中做客“對(duì)話”欄目！
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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