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中科院俞會(huì)根教授:固態(tài)電池的技術(shù)和應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2018年06月27日 17:44 作者:逸年 來(lái)源:客車網(wǎng)
  2018年6月27日,由青海省人民政府、工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)主辦的“2018中國(guó)(青海)鋰產(chǎn)業(yè)與動(dòng)力電池國(guó)際高峰論壇”在青海省西寧市召開(kāi)。

  本次會(huì)議由一個(gè)高峰論壇和三個(gè)主題峰會(huì)組成,在關(guān)于“促進(jìn)動(dòng)力電池安全的前言技術(shù)與保障體系”主題峰會(huì)上,主要研討了動(dòng)力電池安全體系評(píng)估;提高電池系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的合理性;同意規(guī)劃整個(gè)電池系統(tǒng)的安全防護(hù);電池產(chǎn)品認(rèn)證和檢測(cè);大數(shù)據(jù)推動(dòng)電池智能化管理,提升安全保障;新體系動(dòng)力電池研發(fā)現(xiàn)狀及安全挑戰(zhàn);產(chǎn)業(yè)政策對(duì)電池安全的保障。

  中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究生導(dǎo)師、教授級(jí)高工俞會(huì)根發(fā)表主題演講,內(nèi)容實(shí)錄如下:

  各位專家、各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同仁:下午好!

  我今天帶來(lái)的是固態(tài)鋰離子電池方面的內(nèi)容。這上面列了一個(gè)電池體系能量密度的熱力學(xué)計(jì)算,看一看整個(gè)圖里頭,這上面是鋰離子電池這一塊,最高的在下面。鋰離子電池這一塊還只占了很小很小的一塊,我們能做的工作多得是,中間這一塊能量密度都比鋰離子大,所以一直有人跟我們說(shuō)有沒(méi)有可能在最近會(huì)有黑科技出來(lái),黑科技在哪里?黑科技可能就在這中間,有沒(méi)有可能?有可能,這個(gè)可能性有多大?我覺(jué)得可能還是需要有時(shí)間進(jìn)行驗(yàn)證。

  從電池能量計(jì)算來(lái)說(shuō),熱力學(xué)這一塊我們現(xiàn)在初步的認(rèn)為短期在這一塊,就是第一代和第三代的,還有第二代,中期是金屬鋰電池,長(zhǎng)期可能是鋰枝晶空氣電池和鋰硫電池,這一塊都是基于可充放的鋰離子電池,第一代和第二代主要是鋰離子電池,從這一條來(lái)看就是能量密度以及相關(guān)的指標(biāo)也都會(huì)有一些區(qū)別。我今天想介紹一下固態(tài)鋰電池和液態(tài)鋰電池的區(qū)別,第二固態(tài)鋰電池的應(yīng)用,第三固態(tài)電池的布局。針對(duì)鋰電池和鋰離子電池的情況。

  固態(tài)鋰電池和液態(tài)鋰電池的定義?,F(xiàn)在社會(huì)上針對(duì)鋰電池的聲音很多,其實(shí)從我們的理解來(lái)看,到現(xiàn)在為止除了在法國(guó)巴黎街都基于PEO體系的磷酸鐵鋰固態(tài)電池有量產(chǎn)以外,剩下沒(méi)有安時(shí)級(jí)的純固態(tài)電池,現(xiàn)在看大家對(duì)這個(gè)定義我們還是需要進(jìn)行一個(gè)明確,這里頭第一個(gè)叫液態(tài)鋰蓄電池或者液態(tài)鋰電池,第二個(gè)叫混合固液電解質(zhì)鋰蓄電池,第三個(gè)叫半固態(tài)鋰電池,第四個(gè)是全固態(tài)鋰電池。第一個(gè)針對(duì)液態(tài)鋰電池這一塊,電解液中只含有液體電解質(zhì)的這種鋰蓄電池,單純從電解液角度考慮。混合固液是電池中同時(shí)含有液體和固體電解質(zhì)的鋰蓄電池。半固態(tài)就是電池中任一側(cè)電極只要不含電解液我們就認(rèn)為是半固態(tài)鋰電池。最后是全固態(tài)鋰電池,就是電池單體里頭沒(méi)有液體,這就叫全固態(tài)鋰電池。所以現(xiàn)在針對(duì)電池里頭,比如說(shuō)我用PEDF做成一種凝膠的,或者比如我用某一種高分子材料做成的叫不叫固態(tài)鋰電池,從我們的定義里頭似乎不叫,當(dāng)然不同的人叫不一樣,他可能也出一個(gè)定義的標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)我們就不說(shuō)了。

  針對(duì)電池的分類里頭,我們從這一頁(yè)來(lái)看,液態(tài)電池、混合固液電池和全固態(tài)電池里頭有不同的定義,前面也簡(jiǎn)單講了,這里頭針對(duì)這個(gè)體系做了一個(gè)更明確的細(xì)分。液態(tài)電池和固態(tài)電池的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比到底有哪些呢?第一個(gè),就是在濫用條件下容不容易著火、容不容易爆炸的情況,從目前來(lái)看,我們初步的判斷,全固態(tài)電池不可燃燒、不會(huì)爆炸、沒(méi)有泄露、沒(méi)有腐蝕分子,這只是我們的判斷,真正的數(shù)據(jù)還會(huì)需要實(shí)際測(cè)試電池的數(shù)據(jù),因?yàn)槔镱^沒(méi)有液體了,沒(méi)有體積急劇膨脹的材料了,所以我們認(rèn)為它應(yīng)該不會(huì)爆炸,可燃物基于負(fù)極金屬鋰,我們最近跟軍隊(duì)在做一個(gè)項(xiàng)目,在軍隊(duì)這一塊希望我們的電池在海水浸泡條件下做針刺會(huì)不會(huì)著火,這個(gè)我覺(jué)得現(xiàn)在我不敢說(shuō),有可能會(huì)著火,所以針對(duì)在耐用條件下會(huì)不會(huì)著火,外部這些條件其實(shí)影響因素很大,這是第一個(gè)。第二個(gè)就是腐蝕、界面反應(yīng)問(wèn)題和高溫壽命的問(wèn)題,前面大家一直在說(shuō)針對(duì)整個(gè)的電池系統(tǒng)需不需要做熱管理,王博士也一直在講如果我們做自然冷卻可不可以,現(xiàn)在的這個(gè)電池體系如果它比如說(shuō)冗余度做得足夠好的話我覺(jué)得是可以的,但是賭博固態(tài)電池來(lái)說(shuō)可能更好。對(duì)于固態(tài)電池,現(xiàn)在的從高溫到低溫基本上是線性的,所以溫度低,它的離子電導(dǎo)率會(huì)低,溫度低了以后離子電導(dǎo)率會(huì)高。所以從固態(tài)電池本身來(lái)考慮的話,我們認(rèn)為高溫條件下它的工作可能會(huì)更好,從整個(gè)電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)看,我們可能可以不再做冷卻系統(tǒng),但是加熱系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)我們可能還是要的。第三個(gè)就是針對(duì)氣脹變形、壽命短,原材料純度要求高。電池充放過(guò)程中只有鋰離子在跑,其他的都不跑,所以對(duì)材料的純度要求可以相對(duì)降低。制造成本和工藝復(fù)雜性這一塊,這個(gè)我覺(jué)得現(xiàn)在還不好說(shuō),目前來(lái)看,從我們整個(gè)的項(xiàng)目推進(jìn)角度來(lái)看的話,我們想著盡可能能兼容現(xiàn)有的設(shè)備,制造成本盡可能降低,能量密度這一塊,液態(tài)電池大家都認(rèn)為天花板在350Wh/Kg左右,或者350Wh/Kg以下,對(duì)于固態(tài)電池可能可以做得更高,并且我們預(yù)期有可能能做到500Wh/Kg左右,當(dāng)然也是從下面一步步往上做。下面主要是針對(duì)缺陷,就是提升大規(guī)模應(yīng)用、材料體系的發(fā)展、安全性的提高、成本具有顯著優(yōu)勢(shì)等等這些,固態(tài)電池其實(shí)現(xiàn)在在倍率性、在低溫條件下,續(xù)航性都做得不夠好。

  我們簡(jiǎn)單歸納總結(jié)一下,液態(tài)電池和固態(tài)電池的區(qū)別,固態(tài)電池可以使用金屬鋰作為負(fù)極,固態(tài)電池有望達(dá)到更高的能量密度,有望做得更安全(沒(méi)有熱失控),可以做到更低的成本,可以做到更長(zhǎng)的壽命,現(xiàn)在針對(duì)國(guó)家儲(chǔ)能這一塊,對(duì)于固態(tài)電池的要求,它的循環(huán)壽命是一萬(wàn)次以上,壽命要求20年以上,這個(gè)要求還是非常高的。針對(duì)固態(tài)電池這一塊,這是液態(tài)電池,它是基于內(nèi)部并聯(lián)結(jié)構(gòu),它可能會(huì)做一些調(diào)整,現(xiàn)在希望做成這樣,因?yàn)楣虘B(tài)電池本身里面有鋰離子在跑,其他的都不跑,所以我們把中間的集流體做成高分子的集流體,就是我只要電子能導(dǎo)電,離子不導(dǎo)電就行。正極的活性材料可以走到這一邊,負(fù)極的活性材料可以到這邊,這樣我可以做成一個(gè)電池內(nèi)部串聯(lián)的結(jié)構(gòu),單體電池的電壓有望可以達(dá)到60V,為什么說(shuō)是60V?因?yàn)?0V是直流的最高的安全電壓,這樣我可以把銅箔比較沉的取消掉,鋁箔比較高的取消掉,能量密度還可以提高,體積比能量還可以再提高。

  這是針對(duì)能量密度這一塊,重量比能量這一塊也可以看一下,目前流行的是這些,大家看一下,LLZO材料密度是5.07,最輕的是PEO-LITFSI,它的密度是0.93,電解液大概是在1到1.2,也就是說(shuō)如果我單純地把電解液換成電解質(zhì),固態(tài)電池的能量密度一定是降低的,大家可以看一看,如果我把電解液替換成電解質(zhì),基于現(xiàn)在的電池能量密度可以看一看,液態(tài)電池如果做到300、297,用LLZO是186,用LAGP是216,最高的是用聚合物,可以做到301,這是做整體的對(duì)比,有關(guān)電解液的不同,采用同樣固態(tài)電解質(zhì)的電芯質(zhì)量能量密度將降低。固態(tài)電解質(zhì)不具流動(dòng)性體積占比一半高于液態(tài),導(dǎo)致體積能量密度進(jìn)一步降低。能量密度非對(duì)等對(duì)比,鋰對(duì)固態(tài)電解質(zhì),對(duì)NCM,對(duì)歸硅,液態(tài)電解質(zhì)對(duì)NCM這種體系的話我們認(rèn)為有可能做得高,也就是說(shuō)如果做成全固態(tài)的,所以負(fù)極一定要改。第二個(gè)對(duì)于正極這一塊,如果我還用現(xiàn)在的材料,我叫它固態(tài)電解質(zhì)是沒(méi)有優(yōu)勢(shì)的,所以我要往高電壓走,這是固態(tài)電池大概的方向。

  功率密度這一塊,大家都在說(shuō)固態(tài)電池既然本體的離子電導(dǎo)率沒(méi)有那么高,它的倍比性是不是不好?他們做了極限實(shí)驗(yàn),電池重量比能量大概是在不到20Wh/Kg,這個(gè)電池可以1500次放電,這就是全固態(tài)電池,它的電池溫度可以設(shè)得很高,沒(méi)關(guān)系,如果是液態(tài)電池就不行了,這里頭也可以看出來(lái),如果我們要真正做到超高功率的電池的話,全固態(tài)電池其實(shí)還是有優(yōu)勢(shì)的。

  我們期望全固態(tài)電池解決的問(wèn)題:防止SEI膜持續(xù)生長(zhǎng),防止鋁箔被腐蝕,不再擔(dān)心游離過(guò)渡金屬,不再擔(dān)心過(guò)渡金屬溶解,不再擔(dān)心正極析氧,不再懼怕低溫過(guò)充析鋰,不再懼怕鋰枝晶短路,負(fù)極可以含鋰,正極可以充到高電壓,不再擔(dān)心漏液,不擔(dān)心高溫儲(chǔ)存及運(yùn)行,大大降低熱失控風(fēng)險(xiǎn),不再爆炸,這是我們希望全固態(tài)電池能解決的內(nèi)容,但是真要解決了就妥了。

  固態(tài)電解質(zhì)這一塊,目前全球在做研究開(kāi)發(fā)的或者比如說(shuō)能買得到的固態(tài)電解質(zhì)大概是這六種,看看這個(gè)雷達(dá)圖,沒(méi)有一個(gè)是非常好的或者可以直接用的。有不同的優(yōu)點(diǎn),也有不同的缺點(diǎn),有的就是性能好,有的就是可量產(chǎn)性好,量產(chǎn)性不好,有的比如說(shuō)在做的時(shí)候做不好,有的對(duì)水特別敏感。

  再來(lái)看看正極材料,從現(xiàn)在來(lái)看,實(shí)心數(shù)據(jù)右邊界為2017年水平,虛框?yàn)槲磥?lái)發(fā)展?jié)摿Γ覀冋J(rèn)為現(xiàn)有的正極材料發(fā)展的空間還有這么大。正極能量密度進(jìn)一步提升的辦法是:攙雜、包覆、CEI添加質(zhì),然后提高晶壓實(shí)密度、提高正極厚度,等等這都是操作的辦法。

  再看看負(fù)極。實(shí)心區(qū)域?yàn)槟壳傲慨a(chǎn)水平,虛框?yàn)榘l(fā)展?jié)摿ΑN覀冋J(rèn)為如果做到預(yù)鋰化,我們可以把現(xiàn)有的材料基于克容量拉平,拉平到一千毫安每克,有沒(méi)有可能做得更高?可以,但是為了跟正極匹配,優(yōu)化做得比較好,我們認(rèn)為做到一千毫安每克就夠了。

  固態(tài)電池的部分。固態(tài)電池分為四類,第一個(gè)是去喝物固態(tài)電池,第二個(gè)是薄膜全固態(tài)電池,第三個(gè)是硫化物全固態(tài)鋰電池,第四個(gè)是氧化物全固態(tài)鋰電池。聚合物全固態(tài)鋰電池有量產(chǎn)的,聚合密度應(yīng)該在220、240,不超過(guò)260,正極用的是磷酸鐵鋰,固態(tài)電解質(zhì)用的是基于PEO的TFSI體系,這個(gè)電池目前有量產(chǎn)的,有運(yùn)營(yíng)的,也有數(shù)據(jù),但是它的缺點(diǎn)就是在60-85度工作,我知道的是有著火和爆炸的,在60-85度工作PEO是然的,基于內(nèi)部短路,鋰之間發(fā)生的可能性是存在的。第二個(gè)薄膜電池,薄膜電池目前我知道的,循環(huán)壽命可以做到非常長(zhǎng),一萬(wàn)次以上,很容易,這個(gè)電池最大的缺點(diǎn)就是做不大,這個(gè)電池一般都是最大做到豪安時(shí)級(jí)別,可以做到可穿戴級(jí)別的電池。第三個(gè)是硫化物,主要集中在日本這一塊,他們?cè)谧鲞@些工作,硫化物最大的優(yōu)點(diǎn)就是硫化物電解質(zhì)本體的離子電導(dǎo)率非常高,比液態(tài)電池電解液的離子電導(dǎo)率還要高一個(gè)數(shù)量級(jí),但是硫化物對(duì)水非常敏感,如果基于硫化物的全固態(tài)電池一旦被別的電池或者被別的高溫的燒著了,它有可能會(huì)釋放硫化氫,臭雞蛋味的硫化氫,所以我們一直在評(píng)估、評(píng)價(jià)這個(gè)體系對(duì)于將來(lái)量產(chǎn),基于將來(lái)的比如說(shuō)對(duì)環(huán)境的影響以及回收、梯次利用會(huì)不會(huì)有一定的瓶頸。第四個(gè)就是氧化物,簡(jiǎn)稱為陶瓷材料,這個(gè)材料好處很多,可以耐受高電壓,可以更安全,壞處也很多,阻抗會(huì)很大,所以總體看下來(lái),基于大家在做研究開(kāi)發(fā)的全固態(tài)電池沒(méi)有一個(gè)好的。

  從電池材料的技術(shù)路徑來(lái)看,如果負(fù)極不含鋰,正極一定是含鋰的,如果負(fù)極含鋰了,我可選擇的余地就要大得多。所以只有安全性、能量密度、循環(huán)壽命、日歷壽命顯著提高,成本及功率特性接近于甚至于優(yōu)于液態(tài)鋰離子電池的時(shí)候,全固態(tài)電池技術(shù)才有競(jìng)爭(zhēng)力。

  從整個(gè)的產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,包括原材料,包括電池材料,包括應(yīng)用,包括回收,整體的我們做了一個(gè)分析,原則上鋰離子電池加預(yù)鋰化或者金屬鋰的技術(shù),我們可以做成混合固液或者全固態(tài)的電池,針對(duì)不同應(yīng)用的固態(tài)鋰電池的材料體系和技術(shù)體系選擇應(yīng)該有所不同。固態(tài)電池可以采用全新的模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括剛才的熱設(shè)計(jì),目前材料體系、電芯、模組、智能制造技術(shù)尚未確定,到現(xiàn)在為止其實(shí)全固態(tài)電池到底采用哪一種材料體系,到底采用哪一種工藝技術(shù)路線還沒(méi)有定型。

  這個(gè)里頭我簡(jiǎn)單針對(duì)混合固液電解質(zhì)的電池,同時(shí)還有固液電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)的電池做了一個(gè)更全面的描述,就是混淆固液電解質(zhì)鋰電池技術(shù)挑戰(zhàn)分析。大家可以簡(jiǎn)單地看一下,針對(duì)半固態(tài)的電解質(zhì)的話,一般來(lái)說(shuō),我們希望在今年的標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)里頭,我們也和王博士一起聯(lián)合做標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè),如果我們是半固態(tài)電池,我們一定要有準(zhǔn)確的辦法,把里面的電解也含量到底有多少,一定要定量出來(lái),到了電池里頭,大家都在說(shuō)電解液的含量是20%、15%、10%還是5%,這個(gè)區(qū)別是很大的,沒(méi)有一個(gè)特別好的辦法來(lái)標(biāo)定,所以希望今年能把針對(duì)電解液的含量標(biāo)定作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)能夠首先提出來(lái)。

  全固態(tài)電池里頭最難做的是什么?液態(tài)電池大家都知道電解液一注進(jìn)去之后,電解液就可以把正極、負(fù)極材料、隔膜材料整個(gè)浸透,所以我們認(rèn)為基本上相當(dāng)于活性材料和非活性材料是侵到了電解液里頭,可以認(rèn)為是點(diǎn)面接觸,但是對(duì)于全固態(tài)電池來(lái)說(shuō)的話是點(diǎn)點(diǎn)接觸,所以界面電阻的解決方案是全固態(tài)電池最最關(guān)鍵的問(wèn)題。這里面我們大概地列了兩個(gè)全固態(tài)電池的界面阻抗怎么解決的辦法。

  簡(jiǎn)單總結(jié)一下,鋰離子電池電導(dǎo)率、高耐氧化電位、兼顧力學(xué)與離子傳導(dǎo)特性、能夠在全壽命周期完全阻止鋰枝晶穿刺的聚合物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜尚未突破。第二,固態(tài)電解質(zhì)層與電極層界面電阻較大。第三,循環(huán)過(guò)程中固態(tài)電解質(zhì)相與電極內(nèi)顆粒接觸變差。第四鋰沉積位點(diǎn)及形貌不易控制。第五,純金屬鋰電極存在較大的體積變化。第六,高速高效率全固態(tài)電池的制造工藝和裝備尚不成熟。第七,全固態(tài)電池低溫特性尚需改善。第八,全壽命周期全固態(tài)鋰電池安全性與熱失控行為機(jī)理不清楚。所有以上的問(wèn)題我們希望在三年內(nèi)找到解決方案,我們希望在五年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)小試,希望在八年之內(nèi)做到規(guī)模化的應(yīng)用,這是我們的遠(yuǎn)景。

  第二個(gè)講一下固態(tài)鋰電池的應(yīng)用。

  固態(tài)鋰電池應(yīng)用在什么地方?幾乎現(xiàn)在電池能用的地方我們認(rèn)為都可以用,因?yàn)樗彩卿囯姵?。從?chǔ)能的角度上來(lái)說(shuō),我們認(rèn)為應(yīng)該也是可以使用的。第三個(gè)新能源汽車這一塊,從第一代到第二代、到第三代,可能我們要做一些歸納總結(jié),汽車上我們應(yīng)該也是可以使用的。刷是在歐洲這一塊已經(jīng)規(guī)?;瘧?yīng)用了,日本豐田也提出來(lái)了到2020年認(rèn)為固態(tài)電池是最有可能最新被用到汽車上的。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計(jì)來(lái)看,對(duì)于固態(tài)電池是前期的,我們希望有一個(gè)充分的基于全壽命周期的考慮。從標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)來(lái)說(shuō),我們也希望隨著相關(guān)工作的推進(jìn)同步推進(jìn)。從電池的換電模式來(lái)看的話,我們只是以一個(gè)初步的想法,如果我們的固態(tài)電池,我們的體積比能量做到800Wh/Kg以上,重量比能量做到50以上的話,我們認(rèn)為做成快換的模式是有可能的,做成標(biāo)準(zhǔn)化的快,比如一定的體積,做到一定的能量可以快速地進(jìn)行更換。同時(shí)我們希望這個(gè)是基于換電模式標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn),我們希望把固態(tài)電池既然在整車的底盤(pán)下面,這個(gè)空間是最安全的,我們希望固態(tài)電池和整車進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),把電芯做大,定向開(kāi)發(fā),現(xiàn)在拿了一個(gè)北汽的電池包做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比,這是C30車,現(xiàn)在的電池包厚度大概是150,后面的厚度大概是260,如果換成全固態(tài)電池,能量保持不變的話,我們認(rèn)為這個(gè)體積可以控制在50毫米,也就是說(shuō)這是150,我們可以控制在50,這個(gè)對(duì)整車設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)就會(huì)變得非常簡(jiǎn)單。所以我們希望有沒(méi)有這種可能性,第一個(gè)是說(shuō)我們?cè)谡嚨牡妆P(pán)下面做一個(gè)固定的電池包,同時(shí)基于體積比能量和重量比能量的提高,做成換電的這種小的標(biāo)準(zhǔn)化的電池包這種可能性。

  最后作一下固態(tài)電池布局的介紹。

  目前在歐美這一塊主要是基于PEO聚合物的固態(tài)電池的工作相對(duì)來(lái)說(shuō)多一些,美國(guó)混合固液電池的這種公司比較多,在日本、在中國(guó)、在亞洲,包括韓國(guó),主要是基于氧化物、硫化物這一塊為主,在推進(jìn)相關(guān)的工作。

  這是在做固態(tài)電池研究的相關(guān)機(jī)構(gòu),技術(shù)指標(biāo)我們也做了簡(jiǎn)單的羅列。在中國(guó)做的人也不少,標(biāo)藍(lán)的是可以做成軟包級(jí)別的,當(dāng)然有可能還有我們不知道的,做得比較好還有我們不知道的,這里頭可能也有。研究機(jī)構(gòu)確實(shí)非常多。這是37年一直在開(kāi)發(fā)固態(tài)電解質(zhì)的教授,堅(jiān)持不懈,水滴石穿,這個(gè)人非常值得我們敬佩。這是我們的陳院士,在國(guó)內(nèi)對(duì)于固態(tài)電池這一塊也是一直在追求。他的有生之年,他的夢(mèng)想就是要把固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。這是青能所做的固態(tài)電池已經(jīng)隨著我們的深四海下去,而且深了中央電視臺(tái),這是催光磊老師牽頭的固態(tài)電池組,也做得不錯(cuò)。這是中科院物理所的,以陳原始牽頭的固態(tài)電池研究團(tuán)隊(duì),在國(guó)內(nèi)也做得非常好。這是中科院物理所,基于DFT和BV方法高通量計(jì)算的優(yōu)化的固態(tài)電解質(zhì)材料。這是另外一種,這里頭就是說(shuō)氧化物里頭摻雜硫和硫化物里摻雜氧,現(xiàn)在的硫化物對(duì)水特別敏感,如果摻雜氧會(huì)不會(huì)好一些?主要是基于這方面的考慮,所以做了高通量計(jì)算,這是電池材料離子輸運(yùn)數(shù)據(jù)庫(kù),這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)也是非常有價(jià)值,大家如果想用的話應(yīng)該也是可以的。

  這是我們衛(wèi)藍(lán)公司,剛才王瑀博士一直在講,這是膜,這是固態(tài)電解質(zhì)膜,這個(gè)膜目前我們也在做,我們這個(gè)膜現(xiàn)在基本上是做成無(wú)紡布結(jié)構(gòu),而且我們的基膜孔隙率大概可以做到90%或者90%以上,這里頭把我們的固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合上去,然后我們這個(gè)膜的本體是離子導(dǎo)電的,當(dāng)然如果的液態(tài)電池,如果我們認(rèn)為液態(tài)電池比氧化鋁、比較廉價(jià)的要貴,所以是液態(tài)電池的話,我們認(rèn)為加一部分電解質(zhì)、加一部分氧化鋁應(yīng)該也是可以的,這個(gè)膜現(xiàn)在使用的話,到600度基本上沒(méi)有任何的異常現(xiàn)象。這是原位固態(tài)化,全固態(tài)的鋰電池,大家可以簡(jiǎn)單地看一下,電池比較小。這個(gè)是我們做了一個(gè),可以看看富鋰的,正極是富鋰材料,我們做了一款電池整體能量密度可以超過(guò)500Wh/Kg,但是這個(gè)電池循環(huán)壽命不行,倍率也不行,現(xiàn)在這個(gè)電池循環(huán)壽命預(yù)期就是50-100次,大概這個(gè)樣子,在特殊地方可以用,汽車上不能用。這是固態(tài)電解質(zhì)包覆正極材料的技術(shù),非常好看,我們把正極材料通過(guò)這個(gè)包覆以后,這個(gè)正極材料不管再循環(huán)壽命還是自放電還是高溫?zé)岱€(wěn)定性都有不同程度的提高。這是我們做的兩個(gè)電池,大家可以看一看,這是前面正極材料不做處理的話,很快容量就衰減下去,我們處理完了之后,在80度之下這個(gè)電池可以做得非常好。這是我們另外一個(gè)0.1C,60度,現(xiàn)在已經(jīng)做到了0.1C,60度可以工作的全固態(tài)電池,但是目前鋁塑膜只做到單片全固態(tài)電池,應(yīng)該在今年底可以做到真正的全固態(tài)電池,現(xiàn)在我覺(jué)得單片的還不能叫全固態(tài)電池,還不能叫一個(gè)完整的電池。這是我們的技術(shù)思路,現(xiàn)在的液態(tài)電解質(zhì)大概是在,現(xiàn)在的液態(tài)電池里頭電解質(zhì)的含量大概在15-25%,把電解液逐步降低降低再降低,降低到最后就是全固態(tài),或者把現(xiàn)在的液體加進(jìn)去,通過(guò)原位聚合,若里頭的液體變成固體,也可以做到全固態(tài)電池,現(xiàn)在是石墨的或者硅碳負(fù)極的,如果有少量的鋰變成預(yù)鋰化,然后變成富鋰,然后變成金屬鋰負(fù)極,工作溫度這一塊,我們也是從現(xiàn)在的55度提高到80度,到最后我們認(rèn)為可以提高到150度,整體的電池的能量密度也會(huì)隨著液體含量的減少,能量密度一直往上走,所以我們預(yù)期是做到500Wh/Kg。

  這是針對(duì)裝備這一塊,我們也做了一個(gè)考慮,固態(tài)電池要做量產(chǎn)化,裝備這一塊真的非常非常重要,因?yàn)楝F(xiàn)在有些設(shè)備確實(shí)目前可能市場(chǎng)上是買不到的,我們也做了一些相關(guān)的工作。

  大概說(shuō)這么多,謝謝大家!

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