解锁固态电池密码：陶瓷固态电解质粉体

固态电池摒弃了锂离子电池中常用的挥发性液体电解质，而不易燃的陶瓷电解质粉体一直是人们关注的焦点。陶瓷基固态电解质具有一些有益的固有特性，如不可燃性、较大的机械强度、较宽的电化学稳定性窗口等，它们在安全性和使用寿命等方面具有无可比拟的优势。

陶瓷在固态电池中的应用

①电解质材料。这些陶瓷材料具有高离子导电性能，能够有效地传输离子（如锂离子或钠离子）在正负极之间进行电荷平衡。与传统液态电解质相比，固态电解质陶瓷具有更高的化学稳定性和安全性，能够抑制电池的热失控和电解液泄漏的风险。

②导电电极材料。例如，钨酸盐陶瓷材料在固态锂离子电池中作为正极材料，具有良好的离子和电子导电性能，可以提高电池的能量密度和功率输出。此外，钙钛矿氧化物陶瓷在固态固态氧化物燃料电池中用作阳极材料，具有高离子导电性和催化活性，促进燃料氧化反应。

③封装和保护层。陶瓷材料具有良好的机械强度、化学稳定性和热稳定性，可以保护电池内部组件免受外界环境的影响，并防止电池的机械破坏和氧化。

④界面调控材料。可以用于调控电极与电解质之间的界面，提高电极和电解质之间的相容性和电荷传输效率。

美国最大固态电池公司——ION Storage Systems

ION Storage Systems（ION）是美国一家专注于固态电池陶瓷电解质的公司，其固态电池采用3D陶瓷结构技术，摒弃了传统石墨等材料，显著提升了电池的储能能力。

为了实现大规模生产，ION在2023年9月曾与世界上最大的陶瓷供应商之一Saint-Gobain（圣戈班）签订了陶瓷粉末供应协议，确保了关键原材料的稳定供应。该协议要求圣戈班生产陶瓷粉末，ION将其应用于新型固态电动汽车电池。

此外，来自圣戈班的高科技陶瓷粉末制脑状结构，是ION新固态电池的核心，它具有正极和负极的多孔结构，中间夹有致密、薄、固体电解质。

今年五月份，ION宣布将在马里兰州贝尔茨维尔总部附近建设全美最大的固态电池工厂。该固态电池生产试点线计划于今年内启动，初始产能为1MWh，预计到2025年初产能将增至10MWh，长期目标是到2028年实现500MWh的产能。

能量单位换算公式：

1 MWh (兆瓦时) = 1000 kWh (千瓦时)

1 GWh (吉瓦时) = 1000 MWh

1 TWh (太瓦时) = 1000 GWh

假设一辆新能源汽车的电池容量为100 kWh（100度电），那么1 MWh 的产能只能为10辆新能源汽车提供电池，2028年成功达到500MWh的年产能，也仅能够为5000辆新能源汽车提供电池。

而我国规模最大的固态锂电池量产项目和全球规模领先的固态锂电池量产项目——清陶昆山固态锂电池产业化项目达产后年装机量将达10GWh，这将是美国最大固态电池工厂的20倍。

国内企业布局陶瓷基固态电解质

国内众多企业在氧化物陶瓷基固态电解质方面布局较早，许多企业已经初步具备了LATP、LLZO和LLTO等具有应用潜力的固态电解质的量产能力，LATP、LLZO以及LLTO已实现吨级以上制备。在国内布局的企业包括溧阳天目先导电池材料科技有限公司（天目先导）、清陶能源发展股份有限公司（清陶能源）、赣锋锂业集团股份有限公司（赣锋锂业）、上海洗霸科技股份有限公司（上海洗霸）等。

天目先导可批量生产粒径D50为4μm、离子电导率在0.1mS/cm以上的LATP粉体，并且可提供粒径D50为300nm的LATP离子导体油系浆料以及厚度在15μm 的LATP涂覆隔膜。

清陶能源实现了对LLZO以及LLTO陶瓷粉体、复合正负极等材料的量产，并且可以生产制备不同类型的离子导体复合隔膜等。

赣锋锂业具备百吨到千吨级纳米石榴石型以及NASICON型氧化物固态电解质材料的生产能力，其所生产的石榴石型电解质离子电导率可达1.2mS/cm以上，NASICON型电解质离子电导率可达0.6mS/cm以上。同时赣锋锂业也可生产不同规格的石榴石型、NASICON型氧化物固态电解质陶瓷片，可用于固态电池、特殊电化学器件、传感器等。

上海洗霸成立先进材料事业部，与中科院上海硅酸盐研究所张涛研究员团队合作，期望产量达吨级到十吨级/年固态锂离子电池粉体材料。

小结

随着全球能源结构的转变和电动汽车市场的不断扩大，固态电池被认为是最有前景的电池技术之一，大量企业正在努力推进不同类型固态电解质的产业化以及相应固态电池的制备。其中陶瓷基固态电解质作为固态电池技术的重要发展方向，凭借其出色的化学稳定性和优良的离子传导性能，展现出强大的潜力和广阔的应用前景，并且国内一些企业已实现吨级以上制备，推动固态电池的发展迈向新的高度。

参考来源：

郭向欣等.当前固体电解质与固态电池技术成熟度分析

固态电池圈的“代表人物”：陶瓷！.粉体网

圣戈班：陶瓷电池最新进展.固态电池SSB

号称美国最大固态电池ION Storage Systems公司，是PPT技术还是有真实力？揭开其真实面纱！.中科联化研究院

（中国粉体网编辑整理/苏简）

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