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  • 【技术突破】新技术让硫化物全固态锂离子电池向产业化更近一步

    摘要

    中国科学院青岛生物能源与过程研究所武建飞研究员带领的先进储能材料与技术研究组,在硫化物全固态锂离子电池领域的基础科学问题和电池规模化制备技术方面,取得了一系列突破性新进展。相关成果发表在国际期刊《化学电化学》上。

    硫化物全固态锂离子电池凭借高能量、快速充放电、低温性能好以及高安全性、长寿命等优点,开创性地解决了液态锂电池存在的能量密度低、易燃、易爆等一系列问题,成为一项颠覆性前沿科技。硫化物固体电解质具有诸多优点,使硫化物全固态锂电池具有高能量密度和高倍率性能。世界许多汽车公司纷纷投入硫化物全固态锂电池的研发,并发布量产计划。

    硫化物全固态锂离子电池的关键核心材料是硫化物电解质。目前已报道的硫化物电解质室温离子电导率越来越高,可与商品化锂离子电池中所使用的有机电解液的离子电导率相媲美。

    多年来,科研团队致力于开发高性能硫化物固体电解质,采用高通量计算方法开发高电导率的硫化物固体电解质,其室温离子电导率均达到国际水平,建立了硫化物固体电解质中试生产线,具备公斤级批量制备能力。

    在此基础上,针对硫化物电解质空气稳定性的研究,该研团队最近又取得了关键性的进展。通过向电解质中进行软酸物质和硬碱物质的双掺杂,获得了兼具高离子电导率、电化学稳定性和空气稳定性优异的硫化物电解质材料。

    据介绍,为突破硫化物全固态软包锂电池工业化制备的技术瓶颈,科研团队自主创新了多项关键技术,如制备出厚度低于20微米的超薄电解质膜技术,开发高稳定性电极包覆技术,构建了稳定的电极/电解质界面技术,以及匀浆、涂布、电极成型等技术,还成功开发出具有优异倍率和低温性能的软包电池,率先突破了全固态软包锂电池循环寿命差的技术难点。成功开发出长循环寿命的全固态软包锂电池,循环850次,容量保持率为94%。

    目前,科研团队已完成了实验室技术制造,建立了全固态软包电池实验室生产线,探索出硫化物全固态锂离子电池的生产模式,为促进高性能、低成本、高容量、高安全硫化物全固态软包装电池的工业生产奠定了基础。

    伊斯特化学主打产品:电子级N-甲基吡咯烷酮(NMP)和单壁碳纳米管(SWCNT)。

    N-甲基吡咯烷酮(NMP)属于氮杂环化合物,是一种无毒性、沸点高、极性强、粘度低、腐蚀性小、溶解度大,挥发度低,稳定性好,易回收的高效选择性溶剂。是生产锂离子电池非常重要的辅助材料,一般作为正极涂布溶剂,或作为锂电池导电剂浆料溶剂。

    单壁碳纳米管(SWCNT)是锂离子电池的一种新型导电剂,添加量少、能降低电极内阻、可改善常温循环和高温循环,提升能量密度,为锂离子电池提供卓越的导电性能。
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