制约全球锂电行业发展的关键瓶颈有几大问题,高比能电池的开发,长寿命电池的应用,全温区、高安全电池的解决。这几个问题也可以总结为全固态电池的技术突破问题。
全固态电池结构很简单,所以从关键材料创新、突破才能实现电池性能的提升。而全固态电池的核心关键材料一般是指固态电解质和正负极材料。
在固态电解质方面,主要分为聚合物、硫化物、氧化物三大方向,但是每一种方向都有明显的利弊性。
聚合物固态电解质:优点在于易加工,与现有电解液生产设备、工艺兼容性好,且机械性能优异。然而,其离子电导率较低,化学稳定性欠佳,电化学窗口较窄,限制了其应用潜力。
硫化物固态电解质:具有高离子电导率和良好的热稳定性,被视为未来最具发展潜力的固态电解质之一。但其对空气敏感,制备难度大,且电化学窗口相对较窄,界面稳定性问题也增加了研发难度和成本。
氧化物固态电解质:具备较高的离子电导率和出色的热稳定性,能够在高温下保持稳定,且电压窗口高,适用于高压正极材料体系。然而,其脆性较大,制备工艺要求高,成本也相对较高,同时与电极材料的界面接触性较差,需通过界面修饰等方法改善。
对于正负极材料,目前生产中用的基本上都是高镍三元正极,负极用的是石墨或者硅碳负极,而固态电池的终极目标是使用金属锂或高锂含量的轻量化负极,这样才能把固态电池的能量密度做高。
在固态电池关键核心材料的研发上,常州大学晏成林教授团队主要专注于大容量、高功率、长寿命和耐低温固态锂电池产品的研发。现已开发出了高性能硅基锂电池材料、硅复合锂电池材料、新型固态电解质材料等多种材料,取得了丰硕成果,不仅推动了固态电池技术的进步,也为新能源汽车和便携式电子设备的发展做出了重要贡献。
针对固态电池相关的技术、材料、市场及产业等方面的问题,中国粉体网将于2024年9月5-6日在常州举办第六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,常州大学副校长晏成林教授将作题为《全温区、高安全、长寿命固态电池核心关键材料》的报告,报告将介绍其团队在固态电池核心关键材料的研发成果及进展。
专家简介:
晏成林,教授/博士生导师,国家重大领军人才项目入选者,英国皇家化学学会会士,现任常州大学副校长,曾任苏州大学能源学院院长、苏州大学张家港工业技术研究院院长、德国莱布尼茨固态和材料研究所课题组长/博士生导师等。晏成林教授是国家“万人计划”科技创新领军人才,国家科技部中青年科技创新领军人才,全球高被引科学家,国家优秀青年科学基金获得者。晏成林教授任全国石油和化工高比能电池核心关键材料重点实验室主任,国家重点研发计划“新能源汽车”专项评审专家,国家电化学储能技术工程研究中心项目验收组专家,中国化学会首届能源化学学术会议等多个国际/国内能源领域大会主席,全国普通高等学校本科教育教学评估专家,江苏省锂电池材料产业创新联盟理事长,江苏省军民融合锂电池系统集成中心主任,江苏省可再生能源学会副理事长。研究成果荣获2022年度江苏省行业领域十大科技进展、碳达峰碳中和科创联合体十大科技进展。
参考来源:
常州大学官网、粉体网、网络公开信息等
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