中國粉體網(wǎng)訊  固態(tài)電池是目前公認最具前景的新一代動力電池， 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)大會在江蘇常州隆重召開，會議期間，我們邀請到了業(yè)內(nèi)專家、學者，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對話欄目，進行訪談交流。本期，我們邀請到的是北京理工大學的袁洪研究員。

袁洪，北京理工大學前沿交叉科學研究院特別研究員、預(yù)聘副教授。

主要從事能源存儲與轉(zhuǎn)化過程中的能源材料制備、能源化學機制以及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等方面的研究。主要研究領(lǐng)域包括鋰離子電池、鋰硫電池、鋰金屬電池、固態(tài)電池以及其它新型可充電電池。

哪種鋰合金負極材料體系比較有前途？

鋰硫電池中，由于金屬鋰負極易產(chǎn)生鋰枝晶等問題，鋰合金負極被推到臺前。關(guān)于鋰合金負極材料體系中，哪種材料體系最有發(fā)展前景，袁洪研究員認為目前鋰合金負極還屬于一個比較前沿的話題，還有很多問題需要解決。

袁洪研究員表示，采用鋰合金負極最大的優(yōu)勢就是抑制鋰枝晶的生長，但是對于實用體系來講，更多的是考慮電池整體的能量密度。鋰合金負極相比于金屬鋰負極，引入另外一種合金元素勢必會導致整體電池負極的比容量的降低。

他認為，如果說要考慮哪一種鋰合金負極能夠真正的用到鋰硫電池當中，這可能需要一種權(quán)衡。一方面，需要考慮鋰合金負極自身的比容量降低和帶來的電壓降；另外一方面，鋰合金負極中合金元素含量降低時還能不能起到穩(wěn)定界面、抑制鋰枝晶生長的作用，同時鋰合金的脫嵌也伴隨著體積的變化。

如果說哪一種鋰合金負極更合適，目前鋰銀合金、鋰鋁合金、鋰鎂合金等都是很好的一類鋰合金負極。但是如果要真正使用的話，可能還需要做進一步研究來解決存在的一些其他問題。

（方形、圓柱、軟包）哪種形態(tài)最適配固態(tài)鋰硫電池？

目前已經(jīng)量產(chǎn)的電池形態(tài)主要有方形電池、圓柱電池、軟包電池三種，目前哪種形態(tài)更適合固態(tài)鋰硫電池呢？對此袁洪研究員表示，現(xiàn)在應(yīng)用于鋰硫電池更多的還是軟包，但這并不是說方形和圓柱它們不合適。

鋰硫電池負極用的是金屬鋰，鋰是一種很軟的材料，而方形、圓柱體系由于硬殼的束縛，對于較軟的金屬鋰不是特別有利，較大的壓力狀態(tài)下，可能會造成金屬鋰的蠕變、變形等。同時，由于硫單質(zhì)密度較低、以及其自身的離子、電子絕緣性，硫正極往往需要做厚來保證電極的面容量，因此，當前階段對于鋰硫電池來講，需要卷繞和帶壓的圓柱或者方型電池可能還有更多的問題需要解決，而軟包則可能更適配鋰硫電池。

硅負極在固態(tài)電池中的應(yīng)用潛質(zhì)如何？

硅基負極材料因其具備高理論容量、低脫嵌鋰電位、環(huán)境友好、儲量豐富等優(yōu)點，被視為最具潛力的下一代負極材料。當被問及硅基負極在固態(tài)電池中的應(yīng)用潛質(zhì)如何時，袁洪研究員表達了他的觀點：硅的比容量很高，比目前的石墨負極要高十多倍，所以從比容量、從電池能量密度的角度來講的話，硅是一種非常合適的材料。最近，美國加州大學圣地亞哥分校Shirley Meng教授在嘗試把微米硅負極應(yīng)用到全固態(tài)電池體系中，獲得了極大的成功。

但袁洪研究員也提到了硅體積膨脹大、電子導率低等問題，他認為硅負極最終的發(fā)展，能夠應(yīng)用到什么體系，還需要大家的共同努力。

干法電極工藝能否應(yīng)用于固態(tài)電池的電極制備？

干法電極技術(shù)是一種無溶劑的生產(chǎn)技術(shù)，正負極都可以應(yīng)用。其與傳統(tǒng)濕法電極制造的區(qū)別在于，濕法需要使用大量的有機溶劑，主要是NMP，還需要較多的粘結(jié)劑來增稠，再將漿料涂至金屬集流體上干燥成型。其整個過程復(fù)雜，能耗高，同時NMP也是一種有毒溶劑，其環(huán)境問題也不容忽視，NMP的回收、純化和再利用也將導致整個生產(chǎn)過程的能耗增加，而干法則不需要溶劑，直接將擠出的電極材料層壓到金屬集流體上形成成品電極，生產(chǎn)成本更低。

那么干法電極工藝能否應(yīng)用于固態(tài)電池的電極制備呢？對此，袁洪研究員表示自己課題組也在做一些干法電極的嘗試。傳統(tǒng)的濕法電極工藝由于溶劑的蒸發(fā)，極片會存在開裂等問題，因此很難做高面容量的厚極片。而干法電極工藝由于沒有溶劑的揮發(fā)，環(huán)境友好，更適合做厚電極。此外在操作的靈活性以及節(jié)能方面都有優(yōu)勢。所以袁洪研究員認為，干法電極工藝應(yīng)該是電池工業(yè)一個重要的發(fā)展方向。

半固態(tài)電池，可能就是電動車的終點？

之前在網(wǎng)上有人說，半固態(tài)電池，可能就是電動汽車的終點。對此袁洪研究員表達了自己的看法，他認為半固態(tài)電池實際上是電池從液態(tài)到固態(tài)發(fā)展過程中的一個中間形態(tài)，是為了適應(yīng)當前實際需求的一個折中妥協(xié)。

固態(tài)電池本身是為了追求更高的安全性。從安全的角度來考慮的話，半固態(tài)電池還是含有一部分有機液體溶劑，勢必還是會存在易燃、泄漏、起火、爆炸等安全問題。如果從電池本質(zhì)安全的角度來考慮的話，袁洪研究員覺得全固態(tài)電池應(yīng)當是電池發(fā)展的一個終極目標。因為它使用的是不可燃的全無機固體電解質(zhì)，理論上固體電解質(zhì)可以做的很薄。所以無論從安全方面還是從能量密度角度考慮，全固態(tài)電池都有非常大的優(yōu)勢，也是目前研究的熱點領(lǐng)域。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）

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