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固態(tài)電池材料全景,你懂多少?

固態(tài)電池材料全景,你懂多少?
Boyee博億  2025-03-15  |  閱讀:586

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一、固態(tài)電池技術(shù)演進(jìn)與材料革新

固態(tài)電池作為下一代電池技術(shù)的核心方向,旨在突破液態(tài)電解質(zhì)帶來的安全性、能量密度和循環(huán)壽命瓶頸。其核心材料體系以固態(tài)電解質(zhì)為核心,輔以正極、負(fù)極和隔膜材料的升級。


截至2025年,全球固態(tài)電池研發(fā)投入超200億美元,主要聚焦于氧化物、硫化物、聚合物三大電解質(zhì)體系,以及鋰金屬負(fù)極、富鋰錳基正極等配套材料的創(chuàng)新。  


二、固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線對比

1.氧化物固態(tài)電解質(zhì):高穩(wěn)定性與工藝成熟度

1)技術(shù)特點(diǎn):

優(yōu)勢:化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)(耐高溫)、機(jī)械強(qiáng)度高,界面阻抗可通過復(fù)合改性降低。

 挑戰(zhàn):離子電導(dǎo)率較低(10??~10?3 S/cm),燒結(jié)溫度高(1200℃~1600℃),規(guī)?;a(chǎn)成本高。  


2)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展: 

半固態(tài)電池應(yīng)用:比亞迪“刀片電池”、衛(wèi)藍(lán)新能源已實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池裝車,能量密度突破400 Wh/kg。 

全固態(tài)電池布局:贛鋒鋰業(yè)、天目先導(dǎo)開發(fā)出LLZO基全固態(tài)電池原型,循環(huán)壽命超2000次。  


2. 硫化物固態(tài)電解質(zhì):超高離子電導(dǎo)率的突破

1)技術(shù)特點(diǎn): 

優(yōu)勢:離子電導(dǎo)率達(dá)10?2~10?1 S/cm(接近液態(tài)電解質(zhì)),低溫性能優(yōu)異(-40℃下仍保持活性)。

挑戰(zhàn):熱穩(wěn)定性差(分解溫度<200℃)、對濕度和氧氣敏感,合成過程易釋放有毒氣體(如H?S)。 


2)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展: 

全固態(tài)電池里程碑:豐田計劃2030年量產(chǎn)硫化物全固態(tài)電池,能量密度目標(biāo)500 Wh/kg。 

技術(shù)難點(diǎn):界面工程(抑制鋰枝晶生長)和規(guī)?;铣晒に嚕ū苊庥卸靖碑a(chǎn)物)。  


3. 聚合物固態(tài)電解質(zhì):工藝成熟與低成本潛力

技術(shù)特點(diǎn): 

優(yōu)勢:柔性好、加工成本低,可通過共聚改性提升離子電導(dǎo)率(10??~10?? S/cm)。 

挑戰(zhàn):離子電導(dǎo)率上限低,需與氧化物/硫化物復(fù)合使用以兼顧性能與安全性。  


三、固態(tài)電池材料產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)與未來趨勢

1.成本控制: 

氧化物電解質(zhì)噸級成本已降至10~30萬元,硫化物通過工藝優(yōu)化有望降至20萬元以下。 

博億通過設(shè)備(如砂磨機(jī)、燒結(jié)爐)降低邊際成本。


2. 技術(shù)瓶頸: 

界面工程:開發(fā)新型固態(tài)電解質(zhì)/電極界面層(如LLZO/Li?PS?Cl界面阻抗<10Ω·cm2)。  

規(guī)?;a(chǎn):突破連續(xù)化生產(chǎn)工藝(如流化床合成硫化物電解質(zhì))。  


預(yù)計2027年全球固態(tài)電池出貨量將超50GWh。博億的靈活產(chǎn)線設(shè)計(支持1-1000噸/年產(chǎn)能)適配企業(yè)“小批量、高附加值”需求。  

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