中國(guó)粉體網(wǎng)訊 固態(tài)電池是公認(rèn)最具前景的新一代動(dòng)力電池，目前固態(tài)電池技術(shù)處于什么階段？商用市場(chǎng)已達(dá)到怎樣的規(guī)模？產(chǎn)業(yè)鏈又涉及到哪些領(lǐng)域？這些問(wèn)題受到業(yè)內(nèi)人士普遍關(guān)注。 2023年2月21-22日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的第四屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會(huì)在江蘇常州隆重召開(kāi)，會(huì)議期間，我們邀請(qǐng)到了業(yè)內(nèi)專(zhuān)家、學(xué)者，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對(duì)話(huà)欄目，進(jìn)行訪談交流。本期為您分享的是中國(guó)粉體網(wǎng)對(duì)中汽創(chuàng)智科技有限公司黃禎博士的專(zhuān)訪。
中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)問(wèn)哪一類(lèi)型的固態(tài)電解質(zhì)更具備產(chǎn)業(yè)化前景？
黃禎博士：從一定程度上來(lái)說(shuō)，目前的聚合物固體電解質(zhì)、氧化物固體電解質(zhì)、硫化物固體電解質(zhì)，都具有一定的應(yīng)用潛力。從市場(chǎng)端來(lái)看，聚合物固體電解質(zhì)是最早于車(chē)端實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，如法國(guó)博洛雷的電動(dòng)汽車(chē)使用的就是聚合物固體電解質(zhì)，但這類(lèi)電解質(zhì)體系目前只適配于磷酸鐵鋰正極，故而電芯能量密度有限；目前，氧化物固體電解質(zhì)在國(guó)內(nèi)比較熱門(mén)，因?yàn)樗梢詰?yīng)用于固液混合電池，也就是半固態(tài)電池，所以這類(lèi)固體電解質(zhì)材料比較受?chē)?guó)人的追捧；從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，硫化物固體電解質(zhì)，因?yàn)樗碾x子電導(dǎo)率很高，可以和電解液的離子電導(dǎo)率相媲美，同時(shí)考慮到其相比于氧化物電解質(zhì)具有更好的加工性能，對(duì)于動(dòng)力電池應(yīng)用來(lái)說(shuō)，硫化物固體電解質(zhì)最具應(yīng)用前景。
中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)您介紹一下中汽創(chuàng)智固態(tài)電池產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)展情況。
黃禎博士：中汽創(chuàng)智成立于2020年6月，固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室落成并投用是在2021年7月以后。在不到兩年的時(shí)間內(nèi)，我們?cè)诓牧隙司邆淞肆蚧锖脱趸锕腆w電解質(zhì)公斤級(jí)/批次的制備能力，并樂(lè)意向行業(yè)內(nèi)的伙伴們提供支持；在電芯端，目前我們已經(jīng)成功試制了10Ah、340Wh/kg、~800Wh/L的硫化物全固態(tài)電芯。后續(xù)我們將繼續(xù)圍繞硫化物全固態(tài)電芯進(jìn)行開(kāi)發(fā)，持續(xù)提升其能量密度、循環(huán)性能、倍率性能等綜合表現(xiàn)，最終推動(dòng)全固態(tài)電芯在新能源自主品牌上的搭載。
中國(guó)粉體網(wǎng)：目前限制全固態(tài)電池商業(yè)化的因素主要有哪些？
黃禎博士：全固態(tài)電池的商業(yè)化需要分領(lǐng)域來(lái)看，雖然全固態(tài)電芯尚未應(yīng)用于車(chē)端，但已經(jīng)在其它行業(yè)嶄露頭角。以日本村田制作所為代表的企業(yè)，通過(guò)積層陶瓷電容器（MLCC）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了氧化物全固態(tài)電池的量產(chǎn)，但這類(lèi)全固態(tài)電池的特點(diǎn)是容量做不大，一般不超過(guò)100微安時(shí)，因此無(wú)法在車(chē)端作為動(dòng)力電池使用，但是作為一個(gè)小型器件在可穿戴終端等領(lǐng)域大有可為。
針對(duì)動(dòng)力電池應(yīng)用，全固態(tài)電池目前來(lái)看只有硫化物體系最有希望，但目前硫化物全固態(tài)電芯的商業(yè)化仍然面臨很多困難。
首先是技術(shù)層面的困難。如硫化物固體電解質(zhì)涂布體系的適配性問(wèn)題。在硫化物固體電解質(zhì)成膜開(kāi)發(fā)過(guò)程中無(wú)法使用傳統(tǒng)動(dòng)力電池經(jīng)典的PVDF-NMP涂布材料體系，需要篩選出滿(mǎn)足要求的全新的涂布材料體系，這是一項(xiàng)較為艱巨的任務(wù)。又如硫化物電芯的界面問(wèn)題，這需要在電芯設(shè)計(jì)、加工及應(yīng)用環(huán)節(jié)都需要有切實(shí)可行的方案妥善解決。
其次是配套裝備開(kāi)發(fā)方面尚不成熟。由于硫化物固體電解質(zhì)對(duì)水份極為敏感，對(duì)硫化物固體電解質(zhì)制備和應(yīng)用的環(huán)境及設(shè)備要求較高，尤其是規(guī)�；苽浞矫嫔袩o(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)可供參考，需要強(qiáng)有力的非標(biāo)裝備開(kāi)發(fā)能力支撐。
最后，成本的制約。在當(dāng)前鋰價(jià)處于高位的情況下，硫化物全固態(tài)電芯的成本問(wèn)題更為突出。但當(dāng)鋰價(jià)回歸理性，同時(shí)硫化物電芯技術(shù)有了較大突破的時(shí)候，通過(guò)規(guī)模效應(yīng)一定可以進(jìn)一步降低材料和電芯的成本。只有將成本降下來(lái)，才有可能實(shí)現(xiàn)它的商業(yè)化、實(shí)用化。
中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)問(wèn)硫化物固態(tài)電池界面問(wèn)題如何解決？
黃禎博士：界面問(wèn)題是硫化物全固態(tài)電芯開(kāi)發(fā)的核心問(wèn)題之一。硫化物全固態(tài)電芯除了在材料端需要攻克一些難題，另外就是工藝端。工藝端一個(gè)突出的問(wèn)題，實(shí)際上就是界面問(wèn)題。這個(gè)界面既包括電極層里面活性物質(zhì)和硫化物電解質(zhì)的界面，也包括電極和電解質(zhì)層之間的界面。
針對(duì)電極層內(nèi)部的界面問(wèn)題，一方面可以通過(guò)對(duì)正極活性物質(zhì)包覆、硫化物電解質(zhì)摻雜改性等方式從材料端優(yōu)化，另一方面也可以通過(guò)高效混合分散技術(shù)從工藝端保證電極內(nèi)部離子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和電子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的均勻構(gòu)建或梯度構(gòu)建。
針對(duì)電極和電解質(zhì)層之間的界面，一方面需要通過(guò)篩選合適的溶劑-粘結(jié)劑體系，另一方面需要非標(biāo)裝備和成膜工藝的控制，確保膜的表面無(wú)明顯瑕疵且致密度較高。
此外，為了保證界面的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，需要在全固態(tài)電芯的測(cè)試和使用過(guò)程中施加一定的外部壓力，而這種外壓在車(chē)端完全可以通過(guò)模組或PACK層級(jí)的結(jié)構(gòu)件固定得以實(shí)現(xiàn)。
中國(guó)粉體網(wǎng)：您如何看待目前市場(chǎng)上的半固態(tài)電池產(chǎn)品？
黃禎博士：需要說(shuō)明的是，無(wú)論是半固態(tài)還是全固態(tài)電池，其最終目的都是在充分保障安全性的前提下提升能量密度。因此，無(wú)論哪種技術(shù)路線，只要在安全性和能量密度方面具備優(yōu)勢(shì)，并且在循環(huán)壽命、倍率、成本等其它方面也充分符合車(chē)規(guī)級(jí)需求，一定會(huì)得到市場(chǎng)的認(rèn)可和追捧。
半固態(tài)電池是基于現(xiàn)有的液態(tài)三元電池，通過(guò)引入氧化物固體電解質(zhì)和其它技術(shù)進(jìn)行改良，其結(jié)構(gòu)也與傳統(tǒng)電池之間差別不大。因此相較于全固態(tài)電池而言，半固態(tài)電池路線更易實(shí)現(xiàn)，但所帶來(lái)的顛覆性也難免有限。
中汽創(chuàng)智目前主要聚焦于全固態(tài)電芯的開(kāi)發(fā)。但在氧化物電解質(zhì)的規(guī)模制備與科學(xué)應(yīng)用方面，也具備一定的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累，非常樂(lè)意在材料層級(jí)支持相關(guān)行業(yè)內(nèi)同仁推動(dòng)半固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。
（中國(guó)粉體網(wǎng)采訪/初末、文字整理/平安，經(jīng)黃博士審閱）
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