近日，記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所獲悉，該所研究員、青島中科源本新能源有限公司（以下簡稱“青島中科源本”）負責人武建飛率團隊開發出兼具高導電率，高耐水性，柔軟性好的新型硫化物固體電解質，有望解決全固態電池固-固物理界面接觸不良的行業瓶頸難題。同時，新型高熵鋰合金負極也取得重大突破，以此組裝全固態電池在高倍率下可實現一分鐘充放電。
硫化物全固態電池憑借高能量密度、優良的低溫性能和本征安全等優勢，成為一項顛覆性世界前沿科技。掌握全固態動力電池技術成為各國搶占新能源汽車領域制高點的重要關口，更是持續保持我國新能源汽車強國地位的關鍵一戰。
新型硫化物固體電解質結構及全固態電池倍率循環性能對比 課題組供圖
據介紹，固體電解質是全固態電池的核心關鍵材料。全固態電池固-固界面物理接觸不良一直是一個核心瓶頸難題。近期，團隊通過對硫化物固體電解質的化學改性，將空氣穩定性較常規的鋰磷硫氯固體電解質提高了10余倍，這使得硫化物固體電解質在更高露點溫度下也能保持性能穩定，極大降低了生產成本。
經檢測，該固體電解質室溫離子電導率達10-3~10-2西門子每米，與液態鋰電電解液水平相當。更加重要的是，該電解質在保持高離子電導率和高耐水性的同時柔韌性和延展性更好，可通過彎曲和延展靈活適應電池形狀和體積變化。這種固體電解質更有利于與電極材料貼合，可顯著降低電池內部電阻，提升電池倍率性能，即使反復充放電也不易產生龜裂，因此可以有效抑制電池性能的劣化。此外，該電解質對鋰穩定性更加出色，界面副反應減少，可顯著提高電池的循環壽命。
合金負極硫化物固體電解質倍率及循環性能 課題組供圖
據了解，在負極材料的研發方面，團隊新開發的金屬鋰負極在固態電池中表現出超高的倍率性能，可實現近一分鐘快速充放電，并穩定循環超過1500次。該負極材料采用多元合金化策略，通過構筑高熵合金，利用多種元素的協同耦合作用提高了金屬鋰負極的化學和電化學穩定性，從而有效抑制鋰枝晶的生長，同時一體化的合金載體能夠為金屬鋰的沉積提供高效遷移路徑，提高了負極電化學反應活性，使金屬鋰負極即使在大電流反復充放電過程中依然保持穩定。采用鋰合金負極，則有望開發出具有超高能量密度的全固態電池產品。
據悉，團隊已打通該項技術難點，并通過對工藝參數的優化，確立了從材料制備改性到電池生產的連續化方案，將實現新的量產技術突破。團隊計劃于今年8月份推出硫化物全固態動力電池試制樣品，并盡快有機切換到量產技術，力爭率先在國內建成10兆瓦以上的量產線。
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