近日，國際新銳納米期刊《MaterialsTodayNano》在線發(fā)表了中科院物理所李泓和吳凡團隊在固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域的最新研究成果。

作為全球鋰電池方向的研究熱點和前沿領(lǐng)域，具有高安全性、高能量密度和高功率密度的全固態(tài)鋰（離子）電池體系是車用動力電池和儲能電池重要的發(fā)展方向。2019年7月30日，國際新銳納米期刊《MaterialsTodayNano》在線發(fā)表了中科院物理所李泓和吳凡團隊在固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域的最新研究成果。

中科院物理所李泓和吳凡團隊

由于液態(tài)電解液易泄露、易燃，現(xiàn)有鋰離子電池正、負極以及液態(tài)電解質(zhì)體系業(yè)已觸及能量密度的瓶頸，目前商用動力電池面臨著安全性差、能量密度低兩大問題。研究團隊認為，采用不燃的固體電解質(zhì)替代商用電解液，一方面能夠從根本上保證鋰離子電池的安全性；另一方面簡化電池構(gòu)建步驟、省去大量非活性材料，還使金屬鋰負極成為可能（抑制鋰枝晶），能夠大幅提升電池的能量密度。

2018年12月，斯坦福大學(xué)崔屹團隊已在《MaterialsTodayNano》發(fā)表綜述文章，詳細闡述了納米復(fù)合固體電解質(zhì)的發(fā)展前景和面臨的挑戰(zhàn)。納米復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)通過在高分子聚合物中引入納米無機填料，具有加工性能優(yōu)異、離子電導(dǎo)率合理、柔韌性等一系列優(yōu)點。相比于傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)，固態(tài)電解質(zhì)的不可燃燒性能夠在一定程度上提高電池的安全性能。文章提出，接下來的研究重點是進一步提高固態(tài)電解質(zhì)的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，使其能夠匹配鋰金屬負極和高壓正極做成更高能量密度的全固態(tài)鋰電池電池。

而實現(xiàn)全固態(tài)電池的固態(tài)電解質(zhì)主要分為聚合物、氧化物、硫化物三種體系。中科院物理所李泓和吳凡團隊的最新研究成果將溶劑參與的硫化物制備和加工過程劃分為液相合成、溶液工藝和漿料工藝三種過程，對各個過程進行了清晰的區(qū)分和定義，并總結(jié)了不同工藝的基本制備策略、溶劑選擇標準和加工細節(jié)，為“硫化物基電解質(zhì)、復(fù)合電極層/電解質(zhì)層和全固態(tài)電池的大規(guī)模生產(chǎn)和實際應(yīng)用”提供了幫助和指導(dǎo)。

硫化物固態(tài)電池實驗室-天目湖先進儲能技術(shù)研究院

上述兩項研究成果也為實現(xiàn)動力電池的固態(tài)化打下了基礎(chǔ)。據(jù)悉，新能源汽車作為當(dāng)前我國優(yōu)先發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)，其“心臟”——動力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到黨中央、國務(wù)院高度重視。2017年2月20日，工業(yè)和信息化部會同發(fā)展改革委、科技部、財政部等有關(guān)部門聯(lián)合印發(fā)《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》，明確提出到2025年，新體系動力電池技術(shù)取得突破性進展，單體比能量達500瓦時/公斤；且安全性應(yīng)滿足大規(guī)模使用的需求。