重磅！全固态电池干法制备取得新突破 可循环2000次，循环寿命超10000小时

瞻观前沿

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心研究人员利用熔融粘结技术，干法制备出具有出色柔韧性的超薄硫化物固态电解质膜，其优异的力学性能、离子电导率以及应力耗散特性可有效抑制电池内部应力不均导致的机械力失效。

该方法制备的高面载量LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2(NCM83)正极与多孔铝集流体具有优异粘结性，可实现界面融合，有效规避传统湿法正极容易产生裂纹的问题，制备出的一体化全固态电池具有优异的界面稳定性、长循环性能。研究成果以熔融粘结干法制备具有超薄电解质的硫化物全固态电池为题发表在《先进材料》上。

研究团队以正极和薄层电解质的界面熔融粘结为策略制备的一体化全固态电池，适配锂铟负极，707次循环后容量保持率大于80%;适配纯硅负极(μSi)，478次循环后容量保持率大于80%，可循环2000次。在高负载NCM83|| μSi全电池中，经过9200小时、1400次循环后，其面容量保持大于2.5 mAhcm-2，循环寿命超过10000小时，进一步提升NCM83载量到53.1 mgcm-2，其能量密度超过390 Wh/kg，1020 Wh/L，高于目前文献所报道的高镍三元体系的硫化物全固态电池。

研究团队基于该策略分别组装了Bipolar和高面载量单片软包二次电池，表明熔融粘结技术具有出色的实用性潜力，为全固态电池的未来科学研究和工艺技术发展提供了有力参考。

图片来源：摄图网

技术价值观察

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。

研究人员利用熔融粘结技术，干法制备出具有出色柔韧性的超薄硫化物固态电解质膜。因此，从固态电池产业链上看，该技术处于产业链的上游环节。

宏观市场观察

——固态电池优势

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。固态电池具有抑制锂枝晶、无界面副反应、无电解液泄漏、高温性能好、无气胀的特性，汇总固态电池具备特性及其相应优点如下：

——固态电池行业处在商业化早期阶段

中国关于固态电池的研究至少可以追溯到20世纪70年代，几乎与锂离子电池的研究同时起步。但锂离子电池优异的性能获得了更多的认可，并在过去50年获得了巨大的进步和商业化应用，成为目前市场应用最广泛的电池体系。但由于对锂供应短缺的担忧，对能量密度、安全性等更高要求，2015年以来固态电池重新进入行业重点研发产品行列。

综合行业参与主体的技术路线图和相关产业规划，中国固态电池发展正处于加速研发阶段，使用全固态锂电池能量密度具备突破500wh/kg的潜力，在2025年前，半固态电池会逐步实现商业化，在动力电池的整体市场上逐渐形成一定规模;2025年左右，全固态电池将开始小规模搭载在实车上。

——2025年有望实现商业化

目前，全固态电解质锂动力电池存在的技术难点问题包括固态电解质材料的锂离子电导率偏低问题、固/固界面接触性和稳定性差问题、金属锂的可充性问题等。根据IEA初步预计，到2025年，固态电池技术将实现商业化。

——固态电池主要集中在三大应用领域

总结分析固态电池三大需求领域情况如下：

——固态电池市场前景展望

2022年以来，固态电池的研发和产业化取得了明显的进展，尤其是伴随着以卫蓝新能源和赣锋锂电等为代表的中国企业的半固态电池的量产装车，标志着半固态电池在2023年实现了经济学意义上的产业化。预计2029年中国固态电池出货量将超过100GWh。

预计，固态电池将率先在动力电池、消费电池、储能等领域得到应用。到2030年，固态电池在上述三大领域的整体渗透率将达到8.8%左右。

中国固态电池技术赛道热力图

根据产业热力图显示，与固态电池关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华北地区，并且以深圳、北京市为重点发展区域，未来布局固态电池技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南、华北地区优先导入，其中可重点关注广东省深圳市龙华区、北京市顺义区所处固态电池的相关企业，以及该地方对于固态电池的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

经济学人APP资讯组

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标签： 固态 电池 电解质 随笔