固態(tài)電池正不斷在全球范圍掀起一波又一波的熱度。

4月10日，來自中科院青島能源研究所的消息，該所武建飛研究員帶領先進儲能材料與技術研究組解決了硫化物全固態(tài)電池疊層工藝的行業(yè)痛點及瓶頸問題，打通了硫化物全固態(tài)電池的大型車載電池制作工藝的最后一道難關，在硫化物軟包電池疊片技術上取得關鍵性突破。

團隊制備的多層疊片軟包電池循環(huán)300次容量幾乎不衰減，性能還在繼續(xù)測試中。目前，研究團隊正在進行20Ah硫化物全固態(tài)電池成型生產(chǎn)線落地籌備工作，并與上下游產(chǎn)業(yè)方合作，加速技術的研發(fā)和驗證過程。力爭2026年率先實現(xiàn)硫化物全固態(tài)電池批量化生產(chǎn)。

另據(jù)中證報報道，中科院青島能源研究所已建成公斤級硫化物電解質(zhì)批量制備中試線一條，能夠?qū)崿F(xiàn)公斤級穩(wěn)定制備；搭建了全固態(tài)電池小試制備線，研制的高電壓、長壽命軟包全固態(tài)鋰離子電池在常溫0.5C倍率下循環(huán)1000次循環(huán)，容量保持92%，電池仍在繼續(xù)測試中（豐田公司設定標準1500次循環(huán)，容量保持80%），4C倍率下放電能力。

與此同時，該所先進儲能材料與技術研究組在硫化物電解質(zhì)設計及與鋰負極界面穩(wěn)定性方面取得關鍵性進展，相關研究成果近日發(fā)表于國際知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》。

研究團隊針對Li3PS4硫化物電解質(zhì)離子電導率低、與鋰負極界面不穩(wěn)定的問題，提出了雙元素共摻雜改性硫化物固態(tài)電解質(zhì)的策略。通過球磨加低溫燒結(jié)工藝制備了高離子電導率和對鋰電化學穩(wěn)定的新型硫化物固態(tài)電解質(zhì)Li3.04P0.96Zn0.04S3.92F0.08，并探討了它在全固態(tài)鋰硫電池中的應用。

圖1 Zn, F共摻雜電解質(zhì)的離子電導率、活化能、鋰對稱電池性能和全固態(tài)鋰硫電池性能

XPS和XRD測試結(jié)果表明，Zn成功取代了部分P，F(xiàn)成功取代了部分S，生成了Zn-S和Li-F鍵。異價Zn2+取代部分P5+，產(chǎn)生了更多的鋰離子遷移位點，降低了電解質(zhì)的活化能，從而提高了電解質(zhì)的離子電導率。

測試結(jié)果顯示，Zn、F 共摻雜固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率為1.23×10-3 S cm-1，比未摻雜的電解質(zhì)提高了3.5倍。室溫下的活化能（Ea）低至9.8kJmol-1。摻F后，電解質(zhì)和鋰金屬負極之間的界面形成了富含LiF的界面層，使得鋰離子沉積變得均勻。摻Zn后，電解質(zhì)與鋰金屬形成LiZn合金，合金的焊接效應有利于避免電解質(zhì)與鋰負極之間形成孔洞，維持界面穩(wěn)定性。Li/Li3.04P0.96Zn0.04S3.92F0.08/Li對稱電池的臨界電流密度（CCD）高達1 mA cm-2，在0.1mA cm-2電流密度下穩(wěn)定循環(huán)超過500h。

最后，在倍率0.05C和室溫條件下，制備的全固態(tài)鋰硫電池顯示出1295.7 mAh g-1的初始放電容量。并且，該電池在倍率0.5 C、室溫下循環(huán)200次容量不衰減。這項研究為硫化物固態(tài)電解質(zhì)和全固態(tài)鋰硫電池的設計提供了新思路。

備受爭議的量產(chǎn)時間線

“（完全不含液態(tài)電解質(zhì)的）全固態(tài)電池能夠在實驗室做出來完全可能，但要批量應用還需要解決許多問題。”4月11日，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會前秘書長劉彥龍對澎湃新聞記者表示。

“例如電池要具備成本競爭優(yōu)勢，現(xiàn)在基礎硫化鋰材料很貴，需要壓低價格。而且，在具體的商業(yè)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)中也有很多難點，例如硫化物生產(chǎn)對環(huán)境的要求高，材料對濕度較現(xiàn)有的電解液材料更加敏感。”劉彥龍說。

隨著液體鋰離子電池技術發(fā)展到一定階段，全固態(tài)電池被業(yè)界學界寄予厚望，被視為下一代最受關注的二次電池體系。

通常認為，全固態(tài)電池具有安全性高、穩(wěn)定性好、能量密度高等優(yōu)點，開創(chuàng)性的解決了傳統(tǒng)有機電解液電池中存在的壽命短、易燃、易爆等一系列問題，

目前，全固態(tài)電池的固態(tài)電解質(zhì)有硫化物、氧化物、聚合物三種路線。其中硫化物固體電解質(zhì)具有可媲美液態(tài)電解質(zhì)的電導率（超過10-2 S cm-1），適宜的電化學窗口，高溫下（60℃）不氧化、低溫下不凝固等優(yōu)勢，使得硫化物全固態(tài)鋰電池兼具高能量密度和高倍率性能。

近段時間以來，固態(tài)電池領域不斷爆出熱點話題，固態(tài)電池概念也成為資本市場追捧的熱點。

在此前的4月8日晚間，上汽智己重磅發(fā)布智己L6。“智己L6 Max光年版車型搭載了第一代光年固態(tài)電池，該電池具有安全性能高、電池不爆炸、能量密度大、續(xù)航高等特點。”智己汽車聯(lián)席CEO劉濤在發(fā)布會上表示，并稱L6搭載的是“行業(yè)首個量產(chǎn)上車的超快充固態(tài)電池”。

據(jù)介紹，智己L6 Max光年版搭載的固態(tài)電池，其單體能量密度達到368Wh/kg，續(xù)航可以達到1000公里，并可以實現(xiàn)充電12分鐘，續(xù)航增加400公里。根據(jù)智己汽車此前公開信息，該固態(tài)電池通過采用自研的“高離子電導率、耐高溫固態(tài)電解質(zhì)”，以及行業(yè)首創(chuàng)的“干法固態(tài)電解質(zhì)層一體成型”技術，電芯整體內(nèi)阻大幅下降，獲得超快充性能。

不過業(yè)內(nèi)普遍認為，智己L6搭載的電池仍是半固態(tài)電池，采用固態(tài)電解質(zhì)替代了部分液態(tài)電解質(zhì)，半固態(tài)電池的能量密度得到了顯著提升，從而提高了車輛的續(xù)航里程。

中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會前秘書長劉彥龍對澎湃新聞記者表示，真正完全不含液態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)電池要商業(yè)化批量應用，2030年更有可能成為一個關鍵的時間點。屆時 “電池的生產(chǎn)設備也將發(fā)生巨大變化，電池前段的生產(chǎn)設備可能都需要重新開發(fā)。”劉彥龍說。