中國粉體網(wǎng)訊 固態(tài)電池是目前公認最具前景的新一代動力電池， 目前固態(tài)電池技術(shù)處于什么階段？商用市場已達到怎樣的規(guī)模？產(chǎn)業(yè)鏈又涉及到哪些領域？這些問題受到業(yè)內(nèi)人士普遍關(guān)注。 2023年2月21-22日，由中國粉體網(wǎng)主辦的第四屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會在江蘇常州隆重召開，會議期間，我們邀請到了業(yè)內(nèi)專家、學者，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對話欄目，進行訪談交流。
前言：全固態(tài)鋰電池由于其高安全性和高能量密度被廣泛認為是下一代儲能器件的關(guān)鍵技術(shù)，而在實現(xiàn)全固態(tài)電池的聚合物、氧化物、硫化物三條技術(shù)路線中，硫化物固態(tài)電解質(zhì)由于擁有最高的鋰離子電導率和良好的機械性能而成為最有潛力的技術(shù)方向之一。
但硫化物固態(tài)電解質(zhì)也存在著空氣穩(wěn)定性差、本身電化學穩(wěn)定性差、與正極界面兼容性差等問題以及成本問題等。
此次，中國粉體網(wǎng)邀請到了中科院物理所吳凡研究員做客“對話”訪談欄目，帶我們深入了解硫化物全固態(tài)電池的關(guān)鍵基礎科學問題和應用化開發(fā)挑戰(zhàn)，并介紹其團隊在此領域的研發(fā)進展。
吳凡，中科院物理所博導，中國科學院大學教授，兼任共青團常州市委副書記。
研究方向：（1）高能量密度鋰（離子）電池材料、電芯研發(fā)；（2）硫化物全固態(tài)/固態(tài)鋰（離子）電池材料、電芯研發(fā)；（3）正負極材料與固態(tài)電解質(zhì)界面處理；（4）鋰電池失效分析；（5）先進材料表征與分析；（6）全固態(tài)電池、電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)化。
粉體網(wǎng)：目前國內(nèi)的半固態(tài)電池已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化，它們基本上都是基于氧化物固態(tài)電解質(zhì)，而國外研究側(cè)重于硫化物固態(tài)電解質(zhì)，您認為造成這種分歧的原因是什么？
吳凡研究員：日本跟韓國作為液態(tài)鋰離子電池的傳統(tǒng)強國，他們實際上在20年前就開始布局全固態(tài)電池的研究，并且在硫化物全固態(tài)電池方面有非常深的積累。我國在全固態(tài)電池方面的研究工作也開始的很早，但是沒有像日本與韓國這么大規(guī)模的投入與布局。在硫化物全固態(tài)電池的研究方面相對于日韓來說，還是有一定的差距。
但是在產(chǎn)業(yè)化工藝和進程方面，我們國家走在了全世界的前列。在液態(tài)鋰離子電池固態(tài)化的全球趨勢下，做固液混合電池目前來說還是最接近實際可行的一條產(chǎn)業(yè)化路徑。所以我國像衛(wèi)藍、清陶、鋒鋰等一系列的企業(yè)都在大力推進氧化物固液混合電池技術(shù)。而硫化物全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的推進還有待于基礎原理上以及基礎科學研究成果的積累，相對于氧化物固液混合電池體系來說會慢一些，時間上會久一些。
所以這也是一個比較大的區(qū)別吧。日韓在氧化物固液混合電池上面，相對來說布局較少，主要關(guān)注點還是硫化物全固態(tài)電池。并且預判在2026年以后，會有產(chǎn)業(yè)化的、量產(chǎn)的全固態(tài)硫化物電池體系。
粉體網(wǎng)：國外基于硫化物固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池研究起步較早，尤其是日本，像豐田之類的。他們在專利層面上也已經(jīng)搶先布局，您認為我國想要發(fā)展硫化物固態(tài)電池是否會因此受限？
吳凡研究員：日韓掌握了大量的專利，這個對于我國的硫化物固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化肯定有一定的限制。但是不只是我們，無論世界上哪個國家想要推進硫化物全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，都需要擁有自己的核心專利。我們認為，無論哪家公司，他首先要確保自己在知識產(chǎn)權(quán)方面的一個積累工作，然后有專利來保護自己的生產(chǎn)材料以及全固態(tài)電芯制備當中各方面的關(guān)鍵技術(shù)。
粉體網(wǎng)：日本的產(chǎn)官學合作體制由來已久，在該體制下，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省與日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)聯(lián)合38家企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)固態(tài)電池，其中超過一半企業(yè)是材料企業(yè)，您認為我國在此等協(xié)作方面存在哪些不足？
吳凡研究員：日本NEDO組織的確有聯(lián)合38家研發(fā)機構(gòu)一起來推進硫化物全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，這里面包括汽車公司像豐田、本田、尼桑，化學制品公司像出光興產(chǎn)、三井金屬，還有日立造船、松下等等一系列企業(yè)。他們的確是舉國體制在做硫化物固態(tài)電池。
我們國家其實也有類似的機制，但不是以這種形式。我們國家有科技部的國家重點研發(fā)計劃，以及軍委和自然科學基金委的一些國資的基金重點項目等等。這些項目都會有明確的主題，比如說是推進高能量密度或者說是全固態(tài)電池體系。通過這種國家級的項目聯(lián)合一大批科研機構(gòu)和企業(yè)，一起來實現(xiàn)全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，或者說是從研發(fā)往產(chǎn)業(yè)化推進�？赡軉蝹�項目從體量和規(guī)模上來講不及NEDO組織這么龐大，但是對于每一個項目，比如說從十四五規(guī)劃以來，2021年以來，科技部的重點研發(fā)計劃，分門別類在各個專項當中都會有至少6個到10個單位聚合在一起，圍繞同一個目標來推進。
所以，我覺得從中國跟日本本身國情上的差異，或者說是固態(tài)電池發(fā)展的程度上來講，這種協(xié)作會有規(guī)模上、體量上的不同。但是大家做全固態(tài)電池的這個目標和決心還是比較一致的，并且都有國家層面來主導的研發(fā)項目，來推進、聚焦硫化物全固態(tài)電池。在這種情況下，只是時間和趨勢的問題，不久的將來應該會有全固態(tài)電池真正的落地。
粉體網(wǎng)：就產(chǎn)業(yè)化來講，在目前研究的硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料中，您認為最有發(fā)展可能性的是哪種材料體系？
吳凡研究員：現(xiàn)在硫化物固態(tài)電池體系其實也比較明確，在各個性能指標上有優(yōu)勢體系。例如空氣穩(wěn)定性方面，鋰錫硫體系是最穩(wěn)定的材料；在高離子電導率方面，是鋰硅磷硫氯和鋰鍺磷硫晶體結(jié)構(gòu)的硫化物材料；在綜合性能、電化學穩(wěn)定性方面，是硫銀鍺礦Li6PS5Cl材料。所以，應用于不同的場景會有不同的需求，我們針對不同的客戶需求完全可以定制化的開發(fā)。
剛才講到的這幾個是比較重要的指標，那么應用于全固態(tài)電池比如說它的循環(huán)穩(wěn)定性、長壽命等等，包括界面穩(wěn)定性，這些都是硫化物材料需要考量的主要的點。在我們產(chǎn)業(yè)化的過程當中，肯定要針對不同的應用場景和性能，然后以不同材料去放大，供給不同的下游廠商去挑選和使用。
粉體網(wǎng)：前段時間，網(wǎng)上報道您與字節(jié)跳動合作開展全固態(tài)電池項目，您能簡單介紹一下項目內(nèi)容嗎？
吳凡研究員：我們跟字節(jié)跳動的合作其實有多項工作，其中有一篇已經(jīng)發(fā)表在《Advanced Materials》系列期刊上面，也引起了廣泛的關(guān)注。但實際上我們跟字節(jié)跳動還有多項工作還沒有發(fā)表，目前在審稿或者投稿的過程當中。
我們跟字節(jié)跳動的合作圍繞著硫化物全固態(tài)電池，在實驗證據(jù)或者實驗數(shù)據(jù)積累的過程當中，我們發(fā)現(xiàn)了一些新的材料體系，或者新的材料性能，在全固態(tài)電池當中的應用。然后我們會將這些實驗數(shù)據(jù)與字節(jié)跳動討論，請他們幫我們做計算方面的輔助配合與理論的支撐。通過我們和字節(jié)跳動良性互動，共同將硫化物固態(tài)電池材料或者說全固態(tài)電池當中的一些基礎科學問題理解清楚。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
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