从材料创新到工业化冲锋，全固态电池技术新突破

电子爱好者网报道(文章 / 在当今能源储存领域，黄山明全固态电池技术正成为全球研究人员关注的焦点。全固态电池作为一种有望替代传统液态锂离子电池的新型电池技术，由于其安全性更高、能量密度更高、适用性更广，具有很大的发展潜力。近来，中国科学研究小组在全固态电池技术方面取得了两大进展，为该领域的未来发展带来了新的希望和机遇。

玻璃电解质的创新：开拓新路径

近日，北京大学深圳研究生院潘锋 / 长期以来，杨卢奕一直致力于研究全固态锂电池的关键材料。在此之前，团队 2016-2019 “材料基因工程研发全固态锂电池及关键材料”的国家重点研发重点已成功完成。

在此期间，他们创建了纳米浸泡在固体锂电池界面（Nano-wetting）新方法还揭示了固态锂电池临界电流短路的原因是锂枝晶在晶体世界中瞬间生长的机制。这些早期成果为后续研究奠定了坚实的基础。

这一发现，具有“一维材料”结构类型的氟化物有望实现锂离子的快速传输。这些材料在一维方向有离子键连接，但在另外两个方向没有离子键连接，类似于石墨烯的结构。

基于这一发现，团队利用了具有类无机聚合物链状结构的一维 ZrCl4 基质，完成多种锂盐(例如 LiCl、Li2SO4 和 Li3PO4)解离，制备了一系列玻璃氟化物电解质。

采用差示扫描量热法（DSC）、原子对分布函数（PDF）、固体核磁（ssNMR）、聚焦离子束 - 透射电镜（FIB-TEM）其他表征手段，验证了电解质的玻璃状特性，并结合分子动力模拟。（MD）独特的离子传输模式得到了验证。

具体而言，解离 Li 与 [ ZrCl6 ] 八面体配位并遵循 ZrCl4 链条传递迅速，表现出与高聚物相似的离子传递。与此同时，ZrCl4 路易斯酸性能捕捉阳离子，从而实现接近阳离子。 1 高锂离子转移数。

这一新型玻璃电解质在性能上表现出色。ZrCl4l1/3Li3PO4@ 电解质显示高离子电导率(1.2)mS/cm）、可实现宽电化学窗口和低成本， LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2||Li-In 长时间循环电池。

另外，这一设计策略还可以扩展到钠离子导体的合成、制备 ZrCl41/3Na3PO4 具有 0.3 mS/cm 高离子电导率。这一结果不仅为全固态电池电解质的设计提供了新的思路，也为开发高性能全固态电池开辟了新的途径。

故障系统揭示：指导电池设计方向

与此同时，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心的王春阳研究员联合国际团队，在全固态电池研究方面取得了长足的进展。他们专注于阻碍其商业应用的关键问题，如处理全固态电池短路故障。

团队创新性地运用了原点透射镜技术，就像给研究人员安装了一双“微观透视眼”，可以在材料发生电化学反应的动态过程中，即时直观地观察材料内部微观结构的变化，为深入探索固态电解质短路机制提供了前所未有的技术手段。

通过对原点透射镜的仔细观察，该团队首次在纳米尺度上清楚地揭示了无机固态电解质中的软短路 - 硬短路转换机制及其背后隐藏的析锂动力学过程。这个发现就像一把钥匙，为解决整个固态电池的短路问题开辟了新的思路。

基于上述重要发现，研究团队利用3D电子绝缘和机械弹性高聚物网络，进一步发挥创新思维，成功开发无机无机。 / 有机复合固体电解质。这种复合电解质巧妙地结合了无机材料和有机材料的优点，可以有效抑制固体电解质中锂金属的沉淀和连接，从而避免了短路故障，显著提高了固体电解质的电化学稳定性。

这项研究不仅为深入了解固态电解质的纳米尺度故障机制提供了全新的认知角度，也为新型固态电解质的研发提供了坚实的理论依据，有效推动了更安全、更高性能锂电池的研发进程。相关研究成果已经在 5 月 20 日本发表在《美国化学会会刊》上，为全固态电池领域的发展提供了重要的研究力量。

全球固态电池加码

这两项研究成果的获得，意味着全固态电池技术在理论和实践上取得了重大突破。从理论角度来看，无效系统的揭示和玻璃电解质设计原理的提出，为全固态电池的研究提供了新的理论依据。这些理论成果不仅有助于研究人员对全固态电池的工作原理有更深入的了解，也为电池技术未来的研发提供了新的方向和思路。

随着全固态电池技术的不断突破，全固态电池的商业应用前景越来越广阔。政府投资于全球市场增加固态电池市场。 2000 十亿日元，丰田、本田、日产建立联盟，计划建立联盟。 2030 每年实现硫酸盐电池量产，全球专利数量占比超过全球。 60%。

而韩国三星 SDI 研发出 5Ah 全固态硫酸盐电池，能量密度达到 900 Wh/L，计划 2028 每年在无人机市场使用。

中国拥有世界上最大的锂电池产业链和快速迭代的工程化能力。此外，国内国轩高新、当代安普瑞斯科技有限公司、亿威锂能、恩捷股份等公司在固态电池方面取得了突破。例如，国轩高科已经发布了金石固态电池，宁德时代有望到达。 2027 每年都有望实现小批量生产固态电池，亿威锂能最近公开透露，公司将在 2026 2028年推出大功率全固态电池，主要用于混合动力领域，2028年 能量密度高达每年都在逐步推出 400Wh/kg 高比可以是全固态电池。

虽然全固态电池技术取得了显著进展，但其商业应用仍面临一些挑战。例如，全固态电池的生产成本较高，需要进一步降低以提高其市场竞争力；为了提高电池的一致性和可靠性，全固态电池的生产工艺仍需改进。此外，还需要进一步研究全固态电池的回收利用，以实现电池的可持续发展。

未来，随着科研人员的不懈努力和技术创新，全固态电池技术有望在这些方面取得进一步突破。通过优化电池材料和生产工艺，降低制造成本；通过加强电池回收技术的研发，可以提高电池回收利用率；通过完善电池标准和规范，可以促进全固态电池的商业应用。我们有理由认为，全固态电池技术将在未来能源储存领域发挥重要作用，为人们的可持续发展提供强有力的动力。

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