【会议报告】全固态电池正极材料及固态电解质设计及产业生产

固态电池的发展方向是更高能量密度、更高的循环次数、充电速度更快、温度适应性更好、安全性更高、降低成本、更加环保等。对应到正极材料上就是高电压平台的正极材料，全固态电池正极材料的设计是提升电池性能的关键之一。

目前，正极材料主要面临的问题包括体相问题和界面问题。

在锂离子电池中，大多数正极电极材料在嵌锂/脱锂过程中会经历相变、晶格膨胀/收缩和结构变化，导致充放电后材料的体积会有所变化。尤其在固态电池中，固态电解质与电极颗粒为刚性接触，对电极材料的体积变化更为敏感，循环过程中容易造成电极颗粒之间以及电极颗粒与电解质接触变差甚至产生裂纹，反复的膨胀和收缩导致界面接触的不稳定，将会发生如变形、粉化、集流体与电极颗粒之间脱落等现象，进而导致电池电化学性能的衰减。此外，固体电解质还会在与正极接触的界面处反应生成复杂的界面膜，增加电荷转移阻抗。

针对材料存在的颗粒开裂、充放电体积伸缩膨胀的问题，可通过高熵掺杂、烧结工艺、特殊结构前驱体等方法实现对材料的改善；针对材料存在的残锂、副反应、元素相互扩散、空间电荷层等问题，可以通过烧结控制、溶液洗涤、包覆物质筛选、包覆物质合成等方法实现对改善。

固态电解质方面，全固态电池通过取代易燃和高反应性的有机液态电解质从而实现更安全的电化学储能。聚合物、氧化物、硫化物是目前固态电池三大类固体电解质。其中氧化物固态电解质综合性能好，国内走这一路线的企业最多。

产业生产方面，氧化物固态电解质制备方法包括固相法、液相法、溶胶凝胶法、共沉淀法等，其中固相法成本低，为目前LLZO的主流生产方式；LATP涂覆需要纳米化，因此液相法为主流生产方式。

厦钨新能针对氧化物技术路线开发出锂镧锆氧和磷酸钛铝锂两种电解质。在2020年实现了第一代LLZO产品开发，2021年完成LATP产品开发，2023年实现了第二代LLZO产品开发，预计2024年将实现第三代产品开发。产业生产方面，目前，厦钨新能已建立固态电解质转化生产车间，并解决了放大生产工艺问题。

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，来自厦门厦钨新能源材料股份有限公司的全固态首席工程师郑宝林将作题为《全固态电池正极材料及固态电解质设计及产业生产》的报告。

参考来源：电池工业网、华泰证券《新能车前沿技术之七：固态电池》等

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