高性能硫化物全固态电池技术再获进展

近日,高性能20安时车载硫化物全固态电池中试线落地青岛。该中试线可实现从材料制备到电池组装的全链条高效率生产,进一步优化电池性能,解决硫化物全固态电池规模化生产的技术、工程问题,为后续产业化生产打下坚实基础,为电池产业的转型升级提供有力支撑。

硫化物全固态电池是一项颠覆性世界前沿科技,它凭借高能量密度、快速充放电、低温性能好以及高安全、长寿命等优点,解决了电池应用的痛点问题,是新能源汽车动力电池的最佳选择。近5年,国内液态电池产量在国际上大幅领先,日韩、欧美等国正大力加码全固态电池的技术开发及量产工艺,希望实现弯道超车。因此,开发高性能、低成本的全固态电池,对于持续打造我国在新能源领域的国际领先地位具有重大意义。

经过多年探索,中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员武建飞团队在硫化物全固态电池关键材料制备和核心工艺开发等方面取得一系列突破性进展,自主研发的硫化物固体电解质室温离子电导率高达1~12毫西门子每厘米,可与有机电解液相媲美,并实现了放量至十公斤级稳定批量化生产,离子电导率可达到与实验室同等水平。此外还实现了大型软包固态电池连续化湿法涂布工艺的重大突破,通过自主开发大型叠片技术打通了叠层软包电池的制备工艺难关,解决了固态电池电化学震荡的机理性难题,成功开发出20安时硫化物全固态软包电池,并在国内率先建成了20安时硫化物全固态电池中试线。

武建飞介绍,中试线使用的第一代正极为高镍三元正极,软包电池单体循环4000次,容量保持80%以上,处于国际国内领先水平,初步解决了全固态电池的寿命问题。第二代正极将使用改性硫化锂正极,该正极已实验室开发验证完毕,能量密度超过600瓦时每千克,是目前商业化锂离子电池能量密度的2倍以上;常温下循环6200次后仍保持初始容量的84.4%。此工作已获得国际著名专业期刊SMALL杂志报道,目前正在中试产线上进行初步验证,预计一两年内可实现量产。第三代正极计划使用硫正极,将电池能量密度进一步提升到800瓦时每千克。