中國粉體網(wǎng)訊 固態(tài)電池是目前公認(rèn)最具前景的新一代動(dòng)力電池， 目前固態(tài)電池技術(shù)處于什么階段？商用市場已達(dá)到怎樣的規(guī)模？產(chǎn)業(yè)鏈又涉及到哪些領(lǐng)域？這些問題受到業(yè)內(nèi)人士普遍關(guān)注。 2023年2月21-22日，由中國粉體網(wǎng)主辦的第四屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會(huì)在江蘇常州隆重召開，會(huì)議期間，我們邀請到了業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對話欄目，進(jìn)行訪談交流。
前言：全固態(tài)鋰電池由于其高安全性和高能量密度被廣泛認(rèn)為是下一代儲(chǔ)能器件的關(guān)鍵技術(shù)，而在實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的聚合物、氧化物、硫化物三條技術(shù)路線中，硫化物固態(tài)電解質(zhì)由于擁有最高的鋰離子電導(dǎo)率和良好的機(jī)械性能而成為最有潛力的技術(shù)方向之一。
但硫化物固態(tài)電解質(zhì)也存在著空氣穩(wěn)定性差、本身電化學(xué)穩(wěn)定性差、與正極界面兼容性差等問題以及成本問題等。
此次，中國粉體網(wǎng)邀請到了中科院物理所吳凡研究員做客“對話”訪談欄目，帶我們深入了解硫化物全固態(tài)電池的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問題和應(yīng)用化開發(fā)挑戰(zhàn)，并介紹其團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)展。
吳凡，中科院物理所博導(dǎo)，中國科學(xué)院大學(xué)教授，兼任共青團(tuán)常州市委副書記。
研究方向：（1）高能量密度鋰（離子）電池材料、電芯研發(fā)；（2）硫化物全固態(tài)/固態(tài)鋰（離子）電池材料、電芯研發(fā)；（3）正負(fù)極材料與固態(tài)電解質(zhì)界面處理；（4）鋰電池失效分析；（5）先進(jìn)材料表征與分析；（6）全固態(tài)電池、電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)化。
粉體網(wǎng)：目前國內(nèi)的半固態(tài)電池已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化，它們基本上都是基于氧化物固態(tài)電解質(zhì)，而國外研究側(cè)重于硫化物固態(tài)電解質(zhì)，您認(rèn)為造成這種分歧的原因是什么？
吳凡研究員：日本跟韓國作為液態(tài)鋰離子電池的傳統(tǒng)強(qiáng)國，他們實(shí)際上在20年前就開始布局全固態(tài)電池的研究，并且在硫化物全固態(tài)電池方面有非常深的積累。我國在全固態(tài)電池方面的研究工作也開始的很早，但是沒有像日本與韓國這么大規(guī)模的投入與布局。在硫化物全固態(tài)電池的研究方面相對于日韓來說，還是有一定的差距。
但是在產(chǎn)業(yè)化工藝和進(jìn)程方面，我們國家走在了全世界的前列。在液態(tài)鋰離子電池固態(tài)化的全球趨勢下，做固液混合電池目前來說還是最接近實(shí)際可行的一條產(chǎn)業(yè)化路徑。所以我國像衛(wèi)藍(lán)、清陶、鋒鋰等一系列的企業(yè)都在大力推進(jìn)氧化物固液混合電池技術(shù)。而硫化物全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)還有待于基礎(chǔ)原理上以及基礎(chǔ)科學(xué)研究成果的積累，相對于氧化物固液混合電池體系來說會(huì)慢一些，時(shí)間上會(huì)久一些。
所以這也是一個(gè)比較大的區(qū)別吧。日韓在氧化物固液混合電池上面，相對來說布局較少，主要關(guān)注點(diǎn)還是硫化物全固態(tài)電池。并且預(yù)判在2026年以后，會(huì)有產(chǎn)業(yè)化的、量產(chǎn)的全固態(tài)硫化物電池體系。
粉體網(wǎng)：國外基于硫化物固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池研究起步較早，尤其是日本，像豐田之類的。他們在專利層面上也已經(jīng)搶先布局，您認(rèn)為我國想要發(fā)展硫化物固態(tài)電池是否會(huì)因此受限？
吳凡研究員：日韓掌握了大量的專利，這個(gè)對于我國的硫化物固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化肯定有一定的限制。但是不只是我們，無論世界上哪個(gè)國家想要推進(jìn)硫化物全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，都需要擁有自己的核心專利。我們認(rèn)為，無論哪家公司，他首先要確保自己在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的一個(gè)積累工作，然后有專利來保護(hù)自己的生產(chǎn)材料以及全固態(tài)電芯制備當(dāng)中各方面的關(guān)鍵技術(shù)。
粉體網(wǎng)：日本的產(chǎn)官學(xué)合作體制由來已久，在該體制下，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省與日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)聯(lián)合38家企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)固態(tài)電池，其中超過一半企業(yè)是材料企業(yè)，您認(rèn)為我國在此等協(xié)作方面存在哪些不足？
吳凡研究員：日本NEDO組織的確有聯(lián)合38家研發(fā)機(jī)構(gòu)一起來推進(jìn)硫化物全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，這里面包括汽車公司像豐田、本田、尼桑，化學(xué)制品公司像出光興產(chǎn)、三井金屬，還有日立造船、松下等等一系列企業(yè)。他們的確是舉國體制在做硫化物固態(tài)電池。
我們國家其實(shí)也有類似的機(jī)制，但不是以這種形式。我們國家有科技部的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，以及軍委和自然科學(xué)基金委的一些國資的基金重點(diǎn)項(xiàng)目等等。這些項(xiàng)目都會(huì)有明確的主題，比如說是推進(jìn)高能量密度或者說是全固態(tài)電池體系。通過這種國家級(jí)的項(xiàng)目聯(lián)合一大批科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)，一起來實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，或者說是從研發(fā)往產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)�？赡軉蝹�(gè)項(xiàng)目從體量和規(guī)模上來講不及NEDO組織這么龐大，但是對于每一個(gè)項(xiàng)目，比如說從十四五規(guī)劃以來，2021年以來，科技部的重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，分門別類在各個(gè)專項(xiàng)當(dāng)中都會(huì)有至少6個(gè)到10個(gè)單位聚合在一起，圍繞同一個(gè)目標(biāo)來推進(jìn)。
所以，我覺得從中國跟日本本身國情上的差異，或者說是固態(tài)電池發(fā)展的程度上來講，這種協(xié)作會(huì)有規(guī)模上、體量上的不同。但是大家做全固態(tài)電池的這個(gè)目標(biāo)和決心還是比較一致的，并且都有國家層面來主導(dǎo)的研發(fā)項(xiàng)目，來推進(jìn)、聚焦硫化物全固態(tài)電池。在這種情況下，只是時(shí)間和趨勢的問題，不久的將來應(yīng)該會(huì)有全固態(tài)電池真正的落地。
粉體網(wǎng)：就產(chǎn)業(yè)化來講，在目前研究的硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料中，您認(rèn)為最有發(fā)展可能性的是哪種材料體系？
吳凡研究員：現(xiàn)在硫化物固態(tài)電池體系其實(shí)也比較明確，在各個(gè)性能指標(biāo)上有優(yōu)勢體系。例如空氣穩(wěn)定性方面，鋰錫硫體系是最穩(wěn)定的材料；在高離子電導(dǎo)率方面，是鋰硅磷硫氯和鋰鍺磷硫晶體結(jié)構(gòu)的硫化物材料；在綜合性能、電化學(xué)穩(wěn)定性方面，是硫銀鍺礦Li6PS5Cl材料。所以，應(yīng)用于不同的場景會(huì)有不同的需求，我們針對不同的客戶需求完全可以定制化的開發(fā)。
剛才講到的這幾個(gè)是比較重要的指標(biāo)，那么應(yīng)用于全固態(tài)電池比如說它的循環(huán)穩(wěn)定性、長壽命等等，包括界面穩(wěn)定性，這些都是硫化物材料需要考量的主要的點(diǎn)。在我們產(chǎn)業(yè)化的過程當(dāng)中，肯定要針對不同的應(yīng)用場景和性能，然后以不同材料去放大，供給不同的下游廠商去挑選和使用。
粉體網(wǎng)：前段時(shí)間，網(wǎng)上報(bào)道您與字節(jié)跳動(dòng)合作開展全固態(tài)電池項(xiàng)目，您能簡單介紹一下項(xiàng)目內(nèi)容嗎？
吳凡研究員：我們跟字節(jié)跳動(dòng)的合作其實(shí)有多項(xiàng)工作，其中有一篇已經(jīng)發(fā)表在《Advanced Materials》系列期刊上面，也引起了廣泛的關(guān)注。但實(shí)際上我們跟字節(jié)跳動(dòng)還有多項(xiàng)工作還沒有發(fā)表，目前在審稿或者投稿的過程當(dāng)中。
我們跟字節(jié)跳動(dòng)的合作圍繞著硫化物全固態(tài)電池，在實(shí)驗(yàn)證據(jù)或者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累的過程當(dāng)中，我們發(fā)現(xiàn)了一些新的材料體系，或者新的材料性能，在全固態(tài)電池當(dāng)中的應(yīng)用。然后我們會(huì)將這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與字節(jié)跳動(dòng)討論，請他們幫我們做計(jì)算方面的輔助配合與理論的支撐。通過我們和字節(jié)跳動(dòng)良性互動(dòng)，共同將硫化物固態(tài)電池材料或者說全固態(tài)電池當(dāng)中的一些基礎(chǔ)科學(xué)問題理解清楚。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
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