1月5日,中国科学院生物能源与过程研究所传来喜讯:由该所武建飞研究员带领的先进储能材料与技术研究组长期致力于硫化物固体电解质及全固态电池的相关研究,近期成功开发出多体系硫化物固体电解质和高性能固态电池,固体电解质的离子电导率达到10-2~10-4S∙cm-1;锗系和卤族元素系固体电解质已经实现了中试批量生产;固态电池常温1000圈0.5C容量保持70.05%,5C充电容量保持率达79.28%,具有优异的循环和倍率性能。


全固态(硫化物)电池作为推动社会和人类进步的一项前沿科技,被日本科学界列入能够与5G、人工智能齐头并进的研究行列。它凭借其高安全性、高能量密度、耐高温、长寿命等优点,开创性的解决了传统有机电解液电池存在的寿命短、易燃、易爆等一系列问题,成为造福人类的一项颠覆性的突破技术。
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全固态锂电池是一种使用固体电极材料和固体电解质材料,不含有任何液体的锂电池,主要包括全固态锂离子电池和全固态金属锂电池,差别在于前者负极不含金属锂,后者负极为金属锂。从技术发展趋势来看,相比液态锂离子电池,全固态金属锂电池有可能具有安全性能好、能量密度高和循环寿命长等优点。


目前全固态电池尚处在研发早期,研发方向主要包括聚合物、氧化物和硫化物三大固态电解质的典型技术开发方向。其中,聚合物固态锂金属电池的开发主要以Bolloré、宁德时代和东北师大为代表;氧化物锂金属固态电池的开发主要以美国橡树岭国家实验室,Quantum Scape,Sakti3以及中科院等为代表;硫化物固态电池的开发主要以丰田、三星、本田以及宁德时代为代表,其中以丰田技术最为领先。


固态电池可以解决安全性、能量密度以及特殊功能(比如柔性)等需求,目前已经有一部分技术路线接近了工业化的条件,在近几年内应该会有产品问世。锂流电池能够解决循环与枝晶安全性是大问题,其技术成熟时间可能要更长,解决的主要是高能量密度方向的需求。金属空气电池理论上可以取得极高的能量密度,但是实际上还面临着过电压大、反应动力学不畅、空气中的杂质气体副反应等问题,技术成熟度相对较低,走上工业化需要的时间可能较长。根据中国的技术路线规划,预计2030年固态电池和锂硫电池能够量产推广。


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