全固態(tài)電池研發(fā)領(lǐng)域再度傳來好消息，寧波在這一關(guān)鍵技術(shù)上持續(xù)取得新進(jìn)展。

近日，寧波東方理工大學(xué)講席教授、中國工程院外籍院士孫學(xué)良團(tuán)隊(duì)與合作者開發(fā)出一種新型超離子導(dǎo)體，為高性能全固態(tài)電池的實(shí)現(xiàn)提供了新的技術(shù)路徑，該成果登上了國際學(xué)術(shù)期刊《Science》。

固態(tài)電解質(zhì)材料作為全固態(tài)電池的核心材料之一，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。離子電導(dǎo)率是固態(tài)電解質(zhì)的關(guān)鍵性能，此外，其與正/負(fù)極材料之間的界面相容性也十分重要。

孫學(xué)良院士團(tuán)隊(duì)長期致力于鹵化物材料在全固態(tài)電池中的應(yīng)用研究，開發(fā)出了一系列具有高離子導(dǎo)、高穩(wěn)定性的鹵化物固態(tài)電解質(zhì)材料。團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，此次成果為實(shí)現(xiàn)高性能全固態(tài)電池，特別是在極端環(huán)境下具備優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，提供了新途徑，有望加速全固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。

近年來，該團(tuán)隊(duì)在全固態(tài)電池研發(fā)方面成果不斷。今年6月，國際學(xué)術(shù)期刊《Nature》發(fā)表了他們的另一項(xiàng)重要科研成果：一種低成本鐵基鹵化物材料，集正極活性材料、電解質(zhì)和導(dǎo)電劑功能于一身，還展現(xiàn)出電極層面的“自修復(fù)”能力。行業(yè)專家認(rèn)為，這項(xiàng)工作有望解決全固態(tài)電池在能量密度、循環(huán)壽命和成本方面的關(guān)鍵瓶頸。

全固態(tài)鋰電池被視為下一代儲(chǔ)能技術(shù)的重要發(fā)展方向，在能量密度和安全性方面遠(yuǎn)超現(xiàn)有鋰離子電池。然而，技術(shù)路線選擇、生產(chǎn)成本與性能雙重提升等問題，仍是其產(chǎn)業(yè)化落地的阻礙。

在這條充滿挑戰(zhàn)的道路上，寧波的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)成為重要力量，他們憑借一個(gè)個(gè)原創(chuàng)性成果，不斷突破難題，推動(dòng)全固態(tài)電池發(fā)展。

幾天前，中國科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華中科技大學(xué)張恒教授、中國科學(xué)院寧波材料所姚霞銀研究員等組成的研究團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出一種陰離子調(diào)控技術(shù)，解決了全固態(tài)金屬鋰電池中電解質(zhì)和鋰電極之間難以緊密接觸的難題，為其走向?qū)嵱没峁┝岁P(guān)鍵技術(shù)支撐。相關(guān)研究成果于7日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然 - 可持續(xù)發(fā)展》上，并獲新華社報(bào)道點(diǎn)贊。

經(jīng)測(cè)試，基于該技術(shù)制備的原型電池經(jīng)歷數(shù)百次循環(huán)充放電后，性能依然穩(wěn)定，遠(yuǎn)超現(xiàn)有同類電池水平。這意味著新設(shè)計(jì)不僅制造簡單、用料節(jié)省，還能讓電池更耐用，未來有望為人形機(jī)器人、電動(dòng)航空、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域提供更安全高效的能源解決方案。美國馬里蘭大學(xué)教授、固態(tài)電池專家王春生評(píng)價(jià)稱，該研究解決了制約全固態(tài)電池商業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸問題，為實(shí)現(xiàn)其實(shí)用化邁出了決定性一步。

全固態(tài)電池科研成果集中涌現(xiàn)，頻頻取得重要突破，這與寧波堅(jiān)持以科技創(chuàng)新塑造發(fā)展新優(yōu)勢(shì)，持續(xù)建設(shè)高能級(jí)平臺(tái)、聚集高能級(jí)人才、激發(fā)企業(yè)創(chuàng)新活力等舉措密切相關(guān)。

中國科學(xué)院寧波材料所早在十幾年前就布局了全固態(tài)電池科研方向。官網(wǎng)資料顯示，該所氫能與儲(chǔ)能材料技術(shù)實(shí)驗(yàn)室“致力于先進(jìn)燃料電池與全固態(tài)電池關(guān)鍵材料研發(fā)”，已建設(shè)噸級(jí)硫化物固體電解質(zhì)生產(chǎn)線，完成百千瓦級(jí)電解海水制氫設(shè)備的示范運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)大功率固體氧化物燃料電池?zé)犭娐?lián)供關(guān)鍵技術(shù)突破和系統(tǒng)示范。

該實(shí)驗(yàn)室副主任、固態(tài)二次電池團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人姚霞銀2009年博士畢業(yè)后投身電池研究領(lǐng)域，長期從事全固態(tài)二次電池關(guān)鍵材料、技術(shù)與器件研究。她回憶，2011年全固態(tài)電池研究在國內(nèi)尚屬起步階段，是相對(duì)冷門的課題。如今，她與合作者在Nature Sustainability、Advanced Materials等期刊上發(fā)表論文240余篇，被引用13000余次，申請(qǐng)專利90余項(xiàng)。

寧波東方理工大學(xué)是寧波乃至全國全固態(tài)電池研發(fā)的重要科研單位，孫學(xué)良院士領(lǐng)銜的全省全固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是研發(fā)核心力量。目前，該實(shí)驗(yàn)室已匯聚3名院士、5名國家級(jí)人才及4名省級(jí)人才，團(tuán)隊(duì)總?cè)藬?shù)逾100名，還配備了全球領(lǐng)先的科研條件，擁有3562平方米專用研發(fā)空間、價(jià)值超3000萬元的尖端設(shè)備集群。

孫學(xué)良院士與團(tuán)隊(duì)討論研發(fā)成果。

孫學(xué)良表示，實(shí)驗(yàn)室聚焦國家能源安全和我省產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大需求，面向動(dòng)力電池、低空經(jīng)濟(jì)、人形機(jī)器人、儲(chǔ)能等應(yīng)用場(chǎng)景，專注于全固態(tài)電池核心技術(shù)瓶頸與應(yīng)用基礎(chǔ)研究。

除了寧波東方理工大學(xué)、中國科學(xué)院寧波材料所，寧波大學(xué)、國家石墨烯創(chuàng)新中心等高校院所也在積極布局固態(tài)電池研究，推進(jìn)固態(tài)電池及固體電解質(zhì)材料的基礎(chǔ)研究工作。市經(jīng)信局相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，目前寧波在全固態(tài)電池領(lǐng)域已形成了由高校、科研院所、企業(yè)構(gòu)成的技術(shù)創(chuàng)新體系。

企業(yè)作為創(chuàng)新主體和產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵力量，在全固態(tài)電池這條賽道上也各顯神通。廣科新材料面向全固態(tài)電池的納米硅合金負(fù)極材料出貨量已突破100公斤；柔創(chuàng)納米通過材料納米化，其生產(chǎn)的隔膜已與國內(nèi)頭部企業(yè)在聚合物、氧化物兩個(gè)固態(tài)電池領(lǐng)域開展聯(lián)合開發(fā)；容百科技正積極布局、開發(fā)下一代全固態(tài)電池干式電極用的單晶、多晶三元正極材料；寧波長陽科技的固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合膜去年基本開發(fā)完成，并實(shí)現(xiàn)小批量供貨。

目前，寧波電池相關(guān)代表性企業(yè)超50家，涵蓋固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈的電池制造、正負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜、BMS/EMS和生產(chǎn)設(shè)備全產(chǎn)業(yè)鏈。

寧波市工業(yè)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究院副院長魏巍認(rèn)為，寧波在全固態(tài)電池領(lǐng)域有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力和良好的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。下一步應(yīng)持續(xù)支持科研院所及企業(yè)加大研發(fā)投入，鞏固先發(fā)優(yōu)勢(shì)，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游創(chuàng)新資源，布局中試平臺(tái)，加速固態(tài)電池前沿技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，將創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為發(fā)展勝勢(shì)。

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