電子愛好者網(wǎng)報道(文章 / 在當今能源儲存領域，黃山明全固態(tài)電池技術正成為全球研究人員關注的焦點。全固態(tài)電池作為一種有望替代傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池的新型電池技術，由于其安全性更高、能量密度更高、適用性更廣，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。近來，中國科學研究小組在全固態(tài)電池技術方面取得了兩大進展，為該領域的未來發(fā)展帶來了新的希望和機遇。

玻璃電解質的創(chuàng)新：開拓新路徑

近日，北京大學深圳研究生院潘鋒 / 長期以來，楊盧奕一直致力于研究全固態(tài)鋰電池的關鍵材料。在此之前，團隊 2016-2019 “材料基因工程研發(fā)全固態(tài)鋰電池及關鍵材料”的國家重點研發(fā)重點已成功完成。

在此期間，他們創(chuàng)建了納米浸泡在固體鋰電池界面（Nano-wetting）新方法還揭示了固態(tài)鋰電池臨界電流短路的原因是鋰枝晶在晶體世界中瞬間生長的機制。這些早期成果為后續(xù)研究奠定了堅實的基礎。

這一發(fā)現(xiàn)，具有“一維材料”結構類型的氟化物有望實現(xiàn)鋰離子的快速傳輸。這些材料在一維方向有離子鍵連接，但在另外兩個方向沒有離子鍵連接，類似于石墨烯的結構。

基于這一發(fā)現(xiàn)，團隊利用了具有類無機聚合物鏈狀結構的一維 ZrCl4 基質，完成多種鋰鹽(例如 LiCl、Li2SO4 和 Li3PO4)解離，制備了一系列玻璃氟化物電解質。

采用差示掃描量熱法（DSC）、原子對分布函數(shù)（PDF）、固體核磁（ssNMR）、聚焦離子束 - 透射電鏡（FIB-TEM）其他表征手段，驗證了電解質的玻璃狀特性，并結合分子動力模擬。（MD）獨特的離子傳輸模式得到了驗證。

具體而言，解離 Li 與 [ ZrCl6 ] 八面體配位并遵循 ZrCl4 鏈條傳遞迅速，表現(xiàn)出與高聚物相似的離子傳遞。與此同時，ZrCl4 路易斯酸性能捕捉陽離子，從而實現(xiàn)接近陽離子。 1 高鋰離子轉移數(shù)。

這一新型玻璃電解質在性能上表現(xiàn)出色。ZrCl4l1/3Li3PO4@ 電解質顯示高離子電導率(1.2)mS/cm）、可實現(xiàn)寬電化學窗口和低成本， LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2||Li-In 長時間循環(huán)電池。

另外，這一設計策略還可以擴展到鈉離子導體的合成、制備 ZrCl41/3Na3PO4 具有 0.3 mS/cm 高離子電導率。這一結果不僅為全固態(tài)電池電解質的設計提供了新的思路，也為開發(fā)高性能全固態(tài)電池開辟了新的途徑。

故障系統(tǒng)揭示：指導電池設計方向

與此同時，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心的王春陽研究員聯(lián)合國際團隊，在全固態(tài)電池研究方面取得了長足的進展。他們專注于阻礙其商業(yè)應用的關鍵問題，如處理全固態(tài)電池短路故障。

團隊創(chuàng)新性地運用了原點透射鏡技術，就像給研究人員安裝了一雙“微觀透視眼”，可以在材料發(fā)生電化學反應的動態(tài)過程中，即時直觀地觀察材料內部微觀結構的變化，為深入探索固態(tài)電解質短路機制提供了前所未有的技術手段。

通過對原點透射鏡的仔細觀察，該團隊首次在納米尺度上清楚地揭示了無機固態(tài)電解質中的軟短路 - 硬短路轉換機制及其背后隱藏的析鋰動力學過程。這個發(fā)現(xiàn)就像一把鑰匙，為解決整個固態(tài)電池的短路問題開辟了新的思路。

基于上述重要發(fā)現(xiàn)，研究團隊利用3D電子絕緣和機械彈性高聚物網(wǎng)絡，進一步發(fā)揮創(chuàng)新思維，成功開發(fā)無機無機。 / 有機復合固體電解質。這種復合電解質巧妙地結合了無機材料和有機材料的優(yōu)點，可以有效抑制固體電解質中鋰金屬的沉淀和連接，從而避免了短路故障，顯著提高了固體電解質的電化學穩(wěn)定性。

這項研究不僅為深入了解固態(tài)電解質的納米尺度故障機制提供了全新的認知角度，也為新型固態(tài)電解質的研發(fā)提供了堅實的理論依據(jù)，有效推動了更安全、更高性能鋰電池的研發(fā)進程。相關研究成果已經(jīng)在 5 月 20 日本發(fā)表在《美國化學會會刊》上，為全固態(tài)電池領域的發(fā)展提供了重要的研究力量。

全球固態(tài)電池加碼

這兩項研究成果的獲得，意味著全固態(tài)電池技術在理論和實踐上取得了重大突破。從理論角度來看，無效系統(tǒng)的揭示和玻璃電解質設計原理的提出，為全固態(tài)電池的研究提供了新的理論依據(jù)。這些理論成果不僅有助于研究人員對全固態(tài)電池的工作原理有更深入的了解，也為電池技術未來的研發(fā)提供了新的方向和思路。

隨著全固態(tài)電池技術的不斷突破，全固態(tài)電池的商業(yè)應用前景越來越廣闊。政府投資于全球市場增加固態(tài)電池市場。 2000 十億日元，豐田、本田、日產(chǎn)建立聯(lián)盟，計劃建立聯(lián)盟。 2030 每年實現(xiàn)硫酸鹽電池量產(chǎn)，全球專利數(shù)量占比超過全球。 60%。

而韓國三星 SDI 研發(fā)出 5Ah 全固態(tài)硫酸鹽電池，能量密度達到 900 Wh/L，計劃 2028 每年在無人機市場使用。

中國擁有世界上最大的鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈和快速迭代的工程化能力。此外，國內國軒高新、當代安普瑞斯科技有限公司、億威鋰能、恩捷股份等公司在固態(tài)電池方面取得了突破。例如，國軒高科已經(jīng)發(fā)布了金石固態(tài)電池，寧德時代有望到達。 2027 每年都有望實現(xiàn)小批量生產(chǎn)固態(tài)電池，億威鋰能最近公開透露，公司將在 2026 2028年推出大功率全固態(tài)電池，主要用于混合動力領域，2028年 能量密度高達每年都在逐步推出 400Wh/kg 高比可以是全固態(tài)電池。

雖然全固態(tài)電池技術取得了顯著進展，但其商業(yè)應用仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，全固態(tài)電池的生產(chǎn)成本較高，需要進一步降低以提高其市場競爭力；為了提高電池的一致性和可靠性，全固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝仍需改進。此外，還需要進一步研究全固態(tài)電池的回收利用，以實現(xiàn)電池的可持續(xù)發(fā)展。

未來，隨著科研人員的不懈努力和技術創(chuàng)新，全固態(tài)電池技術有望在這些方面取得進一步突破。通過優(yōu)化電池材料和生產(chǎn)工藝，降低制造成本；通過加強電池回收技術的研發(fā)，可以提高電池回收利用率；通過完善電池標準和規(guī)范，可以促進全固態(tài)電池的商業(yè)應用。我們有理由認為，全固態(tài)電池技術將在未來能源儲存領域發(fā)揮重要作用，為人們的可持續(xù)發(fā)展提供強有力的動力。

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