人民網(wǎng)北京6月30日電 （記者趙竹青）記者近日從中國(guó)科學(xué)院青島能源所獲悉，該研究所開發(fā)出兼具高導(dǎo)電率，高耐水性，柔軟性好的新型硫化物固體電解質(zhì)，有望解決全固態(tài)電池固-固物理界面接觸不良的難題。同時(shí)，新型高熵鋰合金負(fù)極也取得突破，以此組裝全固態(tài)電池在高倍率下可實(shí)現(xiàn)一分鐘充放電。
該研究團(tuán)隊(duì)由青島能源所研究員武建飛領(lǐng)銜，長(zhǎng)期深耕硫化物全固態(tài)電池領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化核心技術(shù)與工藝。團(tuán)隊(duì)圍繞關(guān)鍵材料與核心工藝持續(xù)攻關(guān)，已打通硫化物全固態(tài)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)瓶頸，目前正通過優(yōu)化全流程工藝參數(shù)，加速推進(jìn)硫化物全固態(tài)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
硫化物全固態(tài)電池憑借高能量密度、優(yōu)良的低溫性能和本征安全等優(yōu)勢(shì)，成為一項(xiàng)顛覆性的世界前沿科技。掌握全固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)成為各國(guó)搶占新能源汽車領(lǐng)域制高點(diǎn)的重要關(guān)口。
武建飛介紹，固體電解質(zhì)是全固態(tài)電池的核心關(guān)鍵材料。近期，團(tuán)隊(duì)通過對(duì)硫化物固體電解質(zhì)的化學(xué)改性，其空氣穩(wěn)定性較常規(guī)的鋰磷硫氯固體電解質(zhì)提升了10余倍，顯著降低了生產(chǎn)成本，且在更高露點(diǎn)溫度下仍能保持性能穩(wěn)定。經(jīng)檢測(cè)，該固體電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率可與液態(tài)鋰電電解液水平相當(dāng)。更重要的是，其在保持高離子電導(dǎo)率和高耐水性的同時(shí)，柔韌性與延展性更優(yōu)，可通過彎曲和延展靈活適配電池形狀與體積變化，更有利于與電極材料緊密貼合，有效降低電池內(nèi)部電阻、提升倍率性能，且反復(fù)充放電不易龜裂，可顯著抑制電池性能劣化。此外，該電解質(zhì)對(duì)鋰的穩(wěn)定性更出色，界面副反應(yīng)減少，可大幅提高電池循環(huán)壽命，同時(shí)降低制備加工難度，助力電池性能充分釋放。
在負(fù)極材料研發(fā)方面，團(tuán)隊(duì)同樣取得可喜進(jìn)展。新開發(fā)的金屬鋰負(fù)極在固態(tài)電池中表現(xiàn)出超高的倍率性能，可實(shí)現(xiàn)近一分鐘快速充放電，并穩(wěn)定循環(huán)超過1500次。該負(fù)極材料采用多元合金化策略，通過構(gòu)筑高熵合金，利用多種元素的協(xié)同耦合作用提高了金屬鋰負(fù)極的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性，從而有效抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，同時(shí)一體化的合金載體能夠?yàn)榻饘黉嚨某练e提供高效遷移路徑，提高了負(fù)極電化學(xué)反應(yīng)活性，使金屬鋰負(fù)極即使在大電流反復(fù)充放電過程中依然保持穩(wěn)定。采用鋰合金負(fù)極，有望開發(fā)出具有超高能量密度的全固態(tài)電池產(chǎn)品。
目前，研究團(tuán)隊(duì)已打通硫化物全固態(tài)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)瓶頸，并通過對(duì)全流程工藝參數(shù)的不斷優(yōu)化，確立了從材料制備改性到電池生產(chǎn)的連續(xù)化方案，已具備量產(chǎn)技術(shù)，計(jì)劃于今年8月份推出硫化物全固態(tài)動(dòng)力電池試制樣品，并盡快有機(jī)切換到量產(chǎn)技術(shù)，力爭(zhēng)率先在國(guó)內(nèi)建成10兆瓦以上的量產(chǎn)線。