【会议报告】干法电极&卤化物电解质赋能高比能全固态电池

卤化物电解质开发

全固态电池因其高能量密度和高安全性而成为具有发展前景的下一代储能技术。开发具有高室温离子电导率、优异化学/电化学稳定性、良好正/负极兼容性的固态电解质是实现全固态电池实用化的关键。卤化物固态电解质因其优异的电化学窗口、高正极稳定性、可接受的室温锂离子电导率等优势，受到了广泛的关注。

卤化物固态电解质的发展历程

卤化物基固态电解质在室温下的离子电导率能达到10−3S·cm−1，且理论离子电导率可达10−2S·cm−1量级。锂离子电池中的卤化物电解质源于在卤化锂LiX (X = Br、Cl、F)中引入高价态的过渡金属元素阳离子，调节Li+及空位浓度进而形成类似Lia-M-Xb类化合物，通过调控不同卤族元素阴离子的组分特性，此类化合物中阴离子骨架一般具有较大的极化率，且与锂离子的相互作用较弱。理论模拟结果表明，相比其他固态电解质，卤化物一般具有较高的氧化还原电位(氯化物>4V vs.Li/Li+、氟化物>6 V vs.Li/Li+)，与高压正极材料具有更好的兼容性，可以实现在高电压窗口下的稳定循环。

干法电极工艺开发

商业化锂离子电池和超级电容器极片均采用湿法匀浆涂覆技术制备，存在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)有毒、回收设备投资大及涂覆烘箱占地面积大、能耗高的缺点；同时，极片的涂覆面密度受限。为此，人们开发了无溶剂化的干法电极制备技术。

早在2004年，Maxwell公司成功开发出活性炭干法电极制备技术，并在超级电容器中成熟应用。近年来，科研人员也开始尝试利用干法电极制备技术开发锂离子电池电极。

干法和湿法电极的优缺点对比

干法电极

优点：无溶剂，无需涂覆烘箱和NMP回收装置，设备投资低，能耗小；所需场地面积小；电极面密度和容量高，倍率和循环性能较好；极片内阻低。

缺点：技术尚不成熟，存在专利壁垒。

湿法电极

优点：工艺发展成熟、上下游供应链完善；技术门槛低。

缺点：设备投资大，烘箱能耗高，设备占地面积大；涂覆面密度受限，极片易开裂。

针对固态电池相关的技术、材料、市场及产业等方面的问题，中国粉体网将在昆山举办第五届高比能固态电池关键材料技术大会。为致力于固态电池技术开发的企业，科研院校，以及电动车、储能、特种应用等终端企业提供信息交流的平台，开展产、学、研合作，共同推动行业发展。届时，有研（广东）新材料技术研究院/国联汽车动力电池研究院有限责任公司教授级高级工程师赵昌泰将作题为《干法电极&卤化物电解质赋能高比能全固态电池》的报告。报告主讲人将通过对比不同种类固态电解质的优缺点，介绍卤化物电解质的研究进展，还将与大家分享有研广东院在卤化物电解质开发、干法电极工艺开发、全固态软包电池共性技术开发等方面的研究进展。

专家简介：

赵昌泰，教授级高级工程师，博士生导师。2017年博士毕业于大连理工大学，师从邱介山教授、于畅教授，在加拿大西安大略大学学习工作5年，合作导师孙学良院士。入选北京市海外引进人才计划、北京市科技新星、全球top2%科学家名单。主要研究方向为全固态电池材料开发、界面设计及软包电池工艺开发、干法电极技术开发、锂空气电池、碳纳米材料等。申报人主持一汽集团全固态电池横向课题、北京市科技新星计划、国家自然科学基金青年基金以及研究院自立课题，此外还参与了加拿大安大略省研究基金、《中国制造2025》中-加固态电池联合实验室项目、国家自然科学基金重点项目、北京市杰出青年基金等项目。在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等国际顶级期刊发表SCI论文80余篇，被引用6000余次，H因子40。申请发明专利15件，撰写英文著作1章。获辽宁省自然科学学术成果一等奖、辽宁省优秀博士学位论文提名奖、挑战杯竞赛全国二等奖等奖项。受邀担任《Frontiers in Energy Research》期刊副主编、《Batteries》期刊客座编辑、《Rare Metals》期刊青年编委以及国际主流期刊特邀审稿人。

参考来源：

1.Kaiyong Tuo, Chunwen Sun, Shuqin Liu. Recent Progress in and Perspectives on Emerging Halide Superionic Conductors for All-Solid-State Batteries. Electrochem. Energy Rev. 2023, 6(2), 17.

2.陈帅等.卤化物固态电解质研究进展

3.张冬冬等.干法电极制备技术的研究现状

4.郭德超等.锂离子电池用无溶剂干法电极的制备及其性能研究

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