探索全固態軟包電池產業化 青島能源所已建立實驗室生產線

來自中國科學院青島生物能源與過程研究所（下文簡稱：青島能源所）的消息顯示，該研究所武建飛研究員帶領的先進儲能材料與技術研究組，在硫化物全固態鋰離子電池領域的基礎科學問題和電池規?；苽浼夹g方面，取得了一系列突破性新進展。相關成果發表在國際期刊《化學電化學》上。論文第一作者為高靜，通訊作者為武建飛研究員。上述工作獲得了國家自然科學基金、中科院潔凈能源實驗室合作項目、山東省重大國際合作項目、山東能源研究院重點項目等的支持。

據悉，硫化物全固態鋰離子電池憑借高能量、快速充放電、低溫性能好以及高安全性、長壽命等優點，開創性地解決了液態鋰電池存在的能量密度低、易燃、易爆等一系列問題，成為一項顛覆性前沿科技。硫化物固體電解質具有眾多優勢，使硫化物全固態鋰電池高能量密度和高倍率性能兼備。世界眾多車企紛紛投入硫化物全固態鋰電池的研發，并發布量產計劃。

硫化物全固態鋰離子電池的關鍵核心材料是硫化物電解質，目前已報道的硫化物電解質的室溫離子電導率達到了10-3~10-2S·cm-1，能夠與商品化鋰離子電池所用有機電解液的離子電導率相媲美。

多年來，青島能源所武建飛團隊致力于開發高性能硫化物固體電解質，利用高通量計算方法，開發出高電導率的硫化物固體電解質，其室溫離子電導率均達到國際水平。并且已建立硫化物固體電解質中試生產線，具備公斤級批量制備能力。

在此基礎上，針對硫化物電解質空氣穩定性的研究，該科研團隊近期又取得關鍵性進展，通過軟酸Sb5+和硬堿O2-對Li10SnP2S12電解質進行雙摻雜，一方面束縛了S2-從晶格中逃逸，避免生成H2S；另一方面增強了P-S鍵的強度，抑制了電解質在高電位下氧化為P2S5和S。在-10℃露點下，空氣穩定性較Li6PS5Cl提高近20倍，從而獲得了兼具高離子電導率、電化學穩定性和空氣穩定性優異的硫化物電解質材料。

圖1空氣穩定硫化物電解質

為了突破硫化物全固態軟包鋰電池工業化制備的技術瓶頸，該科研團隊自主創新了多項關鍵技術：制備出厚度低于20μm的超薄電解質膜技術；開發高穩定性電極包覆技術；構建了穩定的電極/電解質界面技術；勻漿、涂布、電極成型等技術；成功開發出具有優異倍率和低溫性能的軟包電池（10C（6min）倍率下充電，容量達到63.5%，-40℃下放電容量達31%）；率先突破全固態軟包鋰電池循環壽命差的技術難點，成功開發出長循環壽命的全固態軟包鋰電池，循環850次，容量保持率為94%。

圖2硫化物全固態鋰電池電化學性能

目前，該科研團隊完成了實驗室技術制造，已建立一條全固態軟包電池實驗室生產線，探索出硫化物全固態電池生產模式，為推動高性能、低成本、大容量、高安全硫化物全固態軟包電池的工業化生產奠定基礎。

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