中科院青島能源所重大突破 力爭硫化物全固態電池2026年量產

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在世界各工業國家積極投入下一代動力電池研發之際，中國已進行多年的固態電池研發工作最近獲得重大突破。據中國科學院發布公告稱，已成功克服了硫化物全固態電池製作工藝中的最後一道難關，並在硫化物軟包電池疊片技術上取得了關鍵性突破，爭取2026年量產。


據《快科技》報導，作為下一代動力電池的核心技術，固態電池一直備受矚目。全固態電池具有安全性高、穩定性好、能量密度高等優點，解決了傳統有機電解液電池存在的壽命短、易燃、易爆等問題。

中國科學院青島生物能源與過程研究所最近發布公告稱，該所研究團隊已成功克服了硫化物全固態電池大型車載電池製作工藝中的最後一道難關，並在硫化物軟包電池疊片技術上取得了關鍵性突破。

其中，硫化物全固態鋰電池具備高能量密度和高倍率性能，是電動汽車電源的最佳選擇，因此吸引了世界各大車企的關注和投入，並發佈了相關的量產計畫。

報導引述公告稱，該所的先進儲能材料與技術研究組已成功製備了多層疊片軟包電池，經過300次迴圈測試，其容量幾乎沒有衰減。同時，該所還正在加速技術的研發和驗證過程，計畫在2026年率先實現硫化物全固態電池的批量生產。

報導表示，目前中科院青島能源研究所已經建立了全固態電池的小試製備線，並成功研製出高電壓、長壽命的軟包全固態鋰離子電池。與此同時，該所先進儲能材料與技術研究組在硫化物電解質設計及與鋰負極介面穩定性方面取得關鍵性進展，相關研究成果近日發表于國際知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》。

另據《澎湃新聞》引述中國化學與物理電源行業協會前秘書長劉彥龍表示，全固態電池能夠在實驗室做出來完全可能，但要批量應用還需要解決許多問題。「例如電池要具備成本競爭優勢，現在基礎硫化鋰材料很貴，需要壓低價格。而且，在具體的商業化生產環節中也有很多難點，例如硫化物生產對環境的要求高，材料對濕度較現有的電解液材料更加敏感。」

報導說，隨著液體鋰離子電池技術發展到一定階段，全固態電池被業界學界寄予厚望，被視為下一代最受關注的二次電池體系。

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突破制造瓶颈！中科院青岛能源所团队力争硫化物全固态电池2026年量产

固态电池正不断在全球范围掀起一波又一波的热度。

4月10日，来自中科院青岛能源研究所的消息，该所武建飞研究员带领先进储能材料与技术研究组解决了硫化物全固态电池叠层工艺的行业痛点及瓶颈问题，打通了硫化物全固态电池的大型车载电池制作工艺的最后一道难关，在硫化物软包电池叠片技术上取得关键性突破。

团队制备的多层叠片软包电池循环300次容量几乎不衰减，性能还在继续测试中。目前，研究团队正在进行20Ah硫化物全固态电池成型生产线落地筹备工作，并与上下游产业方合作，加速技术的研发和验证过程。力争2026年率先实现硫化物全固态电池批量化生产。

另据中证报报道，中科院青岛能源研究所已建成公斤级硫化物电解质批量制备中试线一条，能够实现公斤级稳定制备；搭建了全固态电池小试制备线，研制的高电压、长寿命软包全固态锂离子电池在常温0.5C倍率下循环1000次循环，容量保持92%，电池仍在继续测试中（丰田公司设定标准1500次循环，容量保持80%），4C倍率下放电能力。

与此同时，该所先进储能材料与技术研究组在硫化物电解质设计及与锂负极界面稳定性方面取得关键性进展，相关研究成果近日发表于国际知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》。

研究团队针对Li3PS4硫化物电解质离子电导率低、与锂负极界面不稳定的问题，提出了双元素共掺杂改性硫化物固态电解质的策略。通过球磨加低温烧结工艺制备了高离子电导率和对锂电化学稳定的新型硫化物固态电解质Li3.04P0.96Zn0.04S3.92F0.08，并探讨了它在全固态锂硫电池中的应用。


图1 Zn, F共掺杂电解质的离子电导率、活化能、锂对称电池性能和全固态锂硫电池性能

XPS和XRD测试结果表明，Zn成功取代了部分P，F成功取代了部分S，生成了Zn-S和Li-F键。异价Zn2+取代部分P5+，产生了更多的锂离子迁移位点，降低了电解质的活化能，从而提高了电解质的离子电导率。

测试结果显示，Zn、F 共掺杂固态电解质的离子电导率为1.23×10-3 S cm-1，比未掺杂的电解质提高了3.5倍。室温下的活化能（Ea）低至9.8kJmol-1。掺F后，电解质和锂金属负极之间的界面形成了富含LiF的界面层，使得锂离子沉积变得均匀。掺Zn后，电解质与锂金属形成LiZn合金，合金的焊接效应有利于避免电解质与锂负极之间形成孔洞，维持界面稳定性。Li/Li3.04P0.96Zn0.04S3.92F0.08/Li对称电池的临界电流密度（CCD）高达1 mA cm-2，在0.1mA cm-2电流密度下稳定循环超过500h。

最后，在倍率0.05C和室温条件下，制备的全固态锂硫电池显示出1295.7 mAh g-1的初始放电容量。并且，该电池在倍率0.5 C、室温下循环200次容量不衰减。这项研究为硫化物固态电解质和全固态锂硫电池的设计提供了新思路。

备受争议的量产时间线

“（完全不含液态电解质的）全固态电池能够在实验室做出来完全可能，但要批量应用还需要解决许多问题。”4月11日，中国化学与物理电源行业协会前秘书长刘彦龙对澎湃新闻记者表示。

“例如电池要具备成本竞争优势，现在基础硫化锂材料很贵，需要压低价格。而且，在具体的商业化生产环节中也有很多难点，例如硫化物生产对环境的要求高，材料对湿度较现有的电解液材料更加敏感。”刘彦龙说。

随着液体锂离子电池技术发展到一定阶段，全固态电池被业界学界寄予厚望，被视为下一代最受关注的二次电池体系。

通常认为，全固态电池具有安全性高、稳定性好、能量密度高等优点，开创性的解决了传统有机电解液电池中存在的寿命短、易燃、易爆等一系列问题，

目前，全固态电池的固态电解质有硫化物、氧化物、聚合物三种路线。其中硫化物固体电解质具有可媲美液态电解质的电导率（超过10-2 S cm-1），适宜的电化学窗口，高温下（60℃）不氧化、低温下不凝固等优势，使得硫化物全固态锂电池兼具高能量密度和高倍率性能。

近段时间以来，固态电池领域不断爆出热点话题，固态电池概念也成为资本市场追捧的热点。

在此前的4月8日晚间，上汽智己重磅发布智己L6。“智己L6 Max光年版车型搭载了第一代光年固态电池，该电池具有安全性能高、电池不爆炸、能量密度大、续航高等特点。”智己汽车联席CEO刘涛在发布会上表示，并称L6搭载的是“行业首个量产上车的超快充固态电池”。


据介绍，智己L6 Max光年版搭载的固态电池，其单体能量密度达到368Wh/kg，续航可以达到1000公里，并可以实现充电12分钟，续航增加400公里。根据智己汽车此前公开信息，该固态电池通过采用自研的“高离子电导率、耐高温固态电解质”，以及行业首创的“干法固态电解质层一体成型”技术，电芯整体内阻大幅下降，获得超快充性能。


不过业内普遍认为，智己L6搭载的电池仍是半固态电池，采用固态电解质替代了部分液态电解质，半固态电池的能量密度得到了显著提升，从而提高了车辆的续航里程。

中国化学与物理电源行业协会前秘书长刘彦龙对澎湃新闻记者表示，真正完全不含液态电解质的全固态电池要商业化批量应用，2030年更有可能成为一个关键的时间点。届时 “电池的生产设备也将发生巨大变化，电池前段的生产设备可能都需要重新开发。”刘彦龙说。