武漢理工大學材料復合新技術全國重點實驗室教授/博導徐林認為,固態電池憑借不可燃、無腐蝕、不揮發的電解質特性,以及高安全、長循環、高能量密度的產品優勢,成為下一代儲能技術的核心方向。

ABEC 2025丨第12屆中國(蘇州)電池新能源產業國際高峰論壇現場

ABEC 2025丨第12屆中國(蘇州)電池新能源產業國際高峰論壇現場

電池百人會-電池網 1111日訊(肖何 江蘇蘇州 圖文直播)11月11-13日,由中關村新型電池技術創新聯盟、ABEC組委會主辦,電池網、海融網、我愛電車網、能源財經網、電池百人會聯合主辦的ABEC 2025丨第12屆中國(蘇州)電池新能源產業國際高峰論壇在蘇州相城舉行。

本屆論壇以“求新應變 重塑價值——中國電池新能源產業大洗牌周期下的定力與韌性”為主題,匯聚了500+來自全球電池新能源產業鏈的“政、產、學、研、金、服、用”各界精英代表。與會嘉賓通過多維度思想交鋒與前沿洞察分享,共同探索新周期下的發展路徑,推動價值對話與資源精準對接,共同擘畫產業高質量發展的新增長曲線,為全球電池新能源產業注入可持續的發展動能。

武漢理工大學材料復合新技術國家重點實驗室教授/博導徐林

武漢理工大學材料復合新技術全國重點實驗室教授/博導徐林

11日上午,武漢理工大學材料復合新技術全國重點實驗室教授/博導徐林在論壇上作了題為《聚合物基固態電解質與固態電池的關鍵技術》的主題演講,分享了固態電池的現狀和挑戰、聚合物固態電解質、有機無機復合固態電解質、阻燃電解質產業化進程等,電池網摘選了其部分精彩觀點,以饗讀者:

徐林在論壇現場分析,電動汽車、智能電網、下一代移動終端、生物探測、尖端國防設備等多個領域對高性能儲能器件有重大需求,應用的追求目標是為了高能量密度、高安全性、長壽命。而固態電池憑借不可燃、無腐蝕、不揮發的電解質特性,以及高安全、長循環、高能量密度的產品優勢,成為下一代儲能技術的核心方向。

“目前,國內外有非常多的機構研究和開發固態電池,其中包括高校和科研院所以及企業,研究方向也是各有側重的。一些高校和科研院所,主要在固態電解質新機理的發現以及新材料的發現,企業則更多關注固態電池電芯技術和工程化應用的突破?!毙炝直硎?,目前產業化程度較高的多為半固態或準固態體系,全固態電池雖處于研發階段,但已有多家機構取得重要進展。

但與此同時,固態電池產業發展依然面臨著離子輸運和界面穩定性的關鍵科學問題。

徐林指出,“無論是無機固態電解質的界面接觸差、空氣中不穩定,還是聚合物固態電解質的熱穩定性差、離子電導率低,固態電池賽道的核心研究挑戰主要集中在兩點:一是電極與電解質界面不穩定,易引發鋰枝晶;二是電解質緩慢的離子傳輸。”

據徐林介紹,其團隊主要聚焦聚合物固態電解質,雖然聚合物擁有較高的安全性、較好的電極兼容性,以及較高的可加工性,但也依然面臨離子傳輸能力較差,電極-電解質界面化學穩定性差的挑戰。

以聚碳酸酯基電解質為例,徐林進一步介紹稱,該材料面臨界面化學不穩定、易界面分解的核心難題,在研究過程中,其團隊提出了側鏈錨定的聚碳酸酯基聚合物固態電解質的解決策略:基于側鏈錨定的電解質設計思路,借助側鏈對主鏈易降解官能團的化學保護,增強固態電池的界面穩定性。

實驗數據顯示,使用側鏈錨定型聚合物電解質組裝的固態鋰金屬電池在960次穩定循環后仍保持高達80.0%的容量保持率;組裝的三元8系/鋰金屬軟包電池能夠在0.5 C室溫條件下穩定循環,容量保持率為86.8%。

此外,針對有機無機復合固態電解質有機相和無機相的兼容性問題,徐林團隊提出了分子尺度有機無機復合固態電解質概念,通過制備超細納米線(直徑<1nm,長度>500nm)和使用混合溶劑策略,使納米線在聚合物中實現單分散,構建分布均勻且連續的有機-無機三維鋰離子傳輸網絡。超細納米線的引入又使復合固態電解質膜的結晶度降低,增強分子鏈段運動。這樣,鋰鹽得到充分解離,釋放更多自由鋰離子, 利于鋰離子傳輸和界面穩定。

這種復合固態電解質可以讓LFP | CPCSE | Li固態電池在0.5C下循環1000圈容量保持率為87.7%,在1C下循環700圈容量保持率為80.7%;讓NCM | CPCSE | Li固態電池在0.5C下循環250圈容量保持率為93.7%。

針對阻燃電解質界面化學不穩定的核心難題,徐林團隊制備了一種不含活性氫的全阻燃電解質。新型全阻燃型電解質通過甲基化分子設計取代腈類添加劑中的活潑α-H,實現了電極電解質界面優異的還原穩定性。實驗顯示,鋰金屬浸入阻燃電解質中靜置90天,鋰金屬表面和溶液的顏色均沒有明顯的變化。從作用機制來看,腈類化合物改變了Li+的局部環境,增加DMMN含量可以促進鋰鹽的解離,提高Li+的遷移數和離子導電性;XPS和TOF-SIMS揭示了無機物質(例如LiF)與柔性有機成分共同形成了堅固而有彈性的界面保護層。

通過阻燃測試和電池性能測試,新型電解質展現出優異的阻燃性能:在2.0C下,LiFePO‖ Li電池循環超過750次,容量保持率高達99.9%;NCM811 ‖ Li電池具有高容量保持率和倍率性能,電壓至4.5V時,仍表現出良好性能。

在產業化進程方面,徐林表示,其團隊已搭建起完善的研發轉化平臺,中豫飛馬新材料技術創新中心擁有全程1‰干燥房的固態電池中試組裝線,具備軟包電池及4680圓柱電池制造能力;湖北隆中實驗室配備電池實驗室以及電極材料、軟包電池中試線,電池熱安全全套檢測實驗室。

基于這些平臺,徐林團隊也開發了適用于不同場景的系列儲能產品。

最后,關于固態電池的未來發展,徐林談了自己的四點看法:

理性看領域,堅持深探索:辯證看待固態電池的優勢與難關,不夸大亦不抵制,同時明確有必要持續推進固態電池研究工作。

客觀評體系,多路線并行:聚合物、氧化物、硫化物三大電池體系無絕對優劣,均具備發展潛力與待解問題,都值得投入研究。

兼顧性能與基礎,突破科學瓶頸:追求固態電池性能的同時,需重視基礎研究和技術創新,聚焦從0到1的科學突破,系統性解決核心科學問題。

明確方向抓機遇,拓展應用空間:應將高安全、高電導率的復合固態電解質作為核心發展方向,其不僅能為新型正負極材料提供更廣闊的應用空間,還能為電池構型創新提供更多選擇。

(以上觀點根據論壇現場速記整理,未經發言者本人審閱。)

ABEC 2025

[責任編輯:趙卓然]

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