中國粉體網訊 2024年1月18日,由中國粉體網主辦的第五屆高比能固態電池關鍵材料技術大會在昆山成功召開。在會議期間,我們就固態電池相關的研究熱點、前沿技術及產業化趨勢采訪了業內多位專家學者。本期為您分享的是中國粉體網對有研(廣東)新材料技術研究院趙昌泰教授的專訪。
趙昌泰,教授級高級工程師,博士生導師。2017年博士畢業于大連理工大學,師從邱介山教授、于暢教授,在加拿大西安大略大學學習工作5年,合作導師孫學良院士。入選國家海外高層次青年人才項目、北京市海外高層次青年人才項目、北京市科技新星、全球top2%科學家名單、科創中國新能源產業技術經理人等。

中國粉體網:請問鹵化物固態電解質為何近兩年突然得到了大量的關注和研究?
趙教授:近幾年來,鹵化物電解質確實取得了很大的進展,也得到了大家廣泛的關注。我個人認為可能有兩點原因,第一就是鹵化物電解質它本身的特性和優勢。與硫化物電解質相比,鹵化物電解質與正極是更加穩定的,尤其是熱穩定性會更好一些。除此之外,鹵化物電解質它還可以通過陽離子調控、陰離子調控以及結構調控實現性質以及性能的多樣性和多功能性。比如說目前開發出的鹵化物電解質離子導可以突破10-2 S/cm,還開發出了對負極穩定的鹵化物電解質、具有聚合物特征的鹵化物電解質、低成本的鹵化物電解質以及具有鋰離子儲存能力的鹵化物電解質等等。
第二個原因,是國際固態電池專家孫學良院士一直在推動這件事。孫學良院士團隊一直專注于鹵化物固態電池的研究,包括從材料、界面到工藝,一直到電芯,研究得非常系統全面,甚至可以從鋰做到鈉,現在目前鈉基的鹵化物電解質離子導已經突破10-3了。孫老師一直帶著大家在向前突破,希望把鹵化物電解質真正用到固態電池中,去解決其中的一些關鍵的科學問題,進而來推動固態電池的發展。
中國粉體網:干法電極工藝未來會成為固態電池生產的標配嗎?
趙教授:這個目前還不敢說。針對鹵化物和硫化物體系來說,干法電極確實表現出了一定的優勢,尤其是表現在電化學性能上,但是目前干法電極它的工藝、它的成套裝備還不成熟,而濕法涂布工藝確實在放大上會更容易些,與現有工藝更兼容一些,所以目前還不敢輕易下這個結論。
中國粉體網:相比傳統鋰電池,固態電池的整體生產工藝及裝備會有革命性的變化嗎?
趙教授:如果是半固態電池的話,其實它與液態電池的生產工藝和裝備的兼容性還是很好的,沒有太大的問題。這也是中國一直在推半固態電池的一個原因。如果是針對全固態電池的話,還是真正有革命性變化的,從生產工藝、生產環境的要求、生產設備、生產設備的精度等方面都是不一樣的,確實是有著革命性的變化。
中國粉體網:有研(廣東)新材料技術研究院目前在固態鋰電池方面的產業化進展如何?
趙教授:目前,產業化可能還談不上,因為整個全固態電池行業也是這樣一個狀態。我跟梁劍文博士從加拿大孫學良院士團隊留學回來,到現在還不到兩年的時間。我們在孫學良院士的指導下,去組建了固態電池研發中心。這兩年的時間,我們確實取得了一些進展,比如說我們在新型鹵化物電解質的開發、放大以及全固態電池電芯的開發方面取得一些進展。比如說我們開發出了十余款新型的鹵化物電解質,包括低成本的、耐高電壓的、空氣穩定的、對負極穩定的電解質,我們還進行了一些針對性的放大。在電池工藝開發方面,我們開發了干法電極技術,可以制備高活性物質占比、高性能的干法正極片,并實現連續化。還可以制備超薄的電解質膜,目前厚度可以做到30個微米。2023年我們全固態軟包電池能量密度可以做到350Wh/Kg,2024年我們針對新的體系將會達到400Wh/Kg。
中國粉體網:中國、日本、美國的固態電池發展目前誰更領先?我們需要向別國學習借鑒的地方有哪些?
趙教授:如果是全固態電池的話,日本還是領先非常大的。我們需要學習的地方也很多,首先是在知識產權的保護上,我們要更加注重一些。另一個是我們應該更加注重以應用、以產品為導向的研發,注重上下游企業的信息互通,協同發展,而不應該是整個行業更多地在“卷”指標。
(中國粉體網編輯整理/平安)
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