-10℃到100℃也能工作！日本研发出更安全且高效的固态锂电池

瞻观前沿

近日，日本东京理科大学团队发现了一种稳定的、高导电性的固态电解质，有望解决全固态锂电池的缺点，代替液态电解液锂电池的使用。这项研究成果于3月28日发表在《材料化学》杂志上。

这种新型的烧绿石型氟氧化物作为锂导体，被发现可以提高全固态锂电池的循环性能、高速充放电能力和稳定性。这种氟氧化物是一种含有锂(Li)、镧(La)、铌(Nb)或钽(Ta)、氧(O)和氟(F)元素组成的八面体多晶物质，即使在空气中也能保持稳定。

研究团队发现，这种材料制成的锂电池不像传统的锂电池存在因损坏导致电解液泄漏的风险，也不像硫化基电池存在产生有毒气体的风险。因此，这种全固态锂电池十分适合用于飞机、电动车等其它对于安全需求较高的地方。

此外，这种材料制成的锂电池的工作温度范围为-10℃到100℃，远比传统锂电池的工作温度0℃至45℃要广泛许多。这意味着未来可能会将这种全固态锂电池应用到家用电器、医疗设备等小型化的器材上。

（图片来源：摄图网）

技术价值观察

固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池。与传统锂电池相比，全固态电池最突出的优点是安全性。

固态电池产业链与液态锂电池大致相似，上游包括原料矿产、机械设备以及基础材料，两者主要的区别在于负极材料和电解质的种类，正极材料方面几乎一致，若完全发展至全固态电池，隔膜也完全被替换。产业链中游为电池包的加工制备过程，产业链下游应用领域包括新能源汽车、储能系统、消费电子等。

日本东京理科大学团队发现一种新型的烧绿石型氟氧化物作为锂导体，可以提高ASSB电池的循环性能、高速充放电能力和稳定性，处于固态电池产业链的上游环节。

宏观市场观察

固态电解质与液态电解液对比

不过，目前全球固态电池技术还不成熟，固态电池存在固-固界面接触难题，内阻较大，循环性能、倍率性能差。与液态电解液相比，固态电解质的电导率/锂离子迁移率低1-2个数量级，电导率低，全电池阻抗大，导致循环性能、倍率性能差。电极材料在充电时膨胀，放电时受挫，液态电解液一电极(液体一固体)接触相对较好，而固态电解质一电极(固体一固体)难以保持长期稳定的接触，并加大了固体电解质破裂或分离的可能，电池内阻较大。

同时，固态电池加工工艺流程较多，存在加工工艺难度大的问题。硫化物固态电解质对生产环境要求苛刻，需隔绝水和氧气，加工工艺和大规模量产技术尚未解决。另一方面，固态电池生产成本多为生产过程成本。

全球锂电池巨头布局固态电池

2021年6月18日，LG新能源亚洲营销总经理在2021中国汽车论坛会上透露，LG新能源正在开发全固态电池，预计2026年实现量产。除LG新能源之外，宁德时代、比亚迪、三星SDI、韩国SKI、松下等全球锂电池巨头均在布局固态电池。

中国固态电池行业代表企业技术发展路线

中国企业在固态电池的研究上主要是以硫化物电解质技术和氧化物电解质技术两种路线为主，聚合物电解质技术路线的非常少。其中硫化物电解质技术路线的企业主要的代表有宁德时代，氧化物电解质技术路线的代表企业主要有清陶发展、辉能科技等。

中国固态电池技术赛道热力

根据产业热力图显示，目前固态电池关键技术强相关的城市集群主要集中在华北和华东区，尤其是北京市成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于固态电池研发，成为潜在的固态电池技术发展中心。根据热力图的分布华北地区有极大的可能性成为固态电池技术的先导区域。重点关注北京市 顺义区、北京市 大兴区、江苏省 南京市 浦口区等地的相关企业，以及这些地方对固态电池产业发展的投资环境和潜力市场。

经济学人APP资讯组

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标签： 固态 电池 电解质 随笔