整体达国际先进水平:高性能 20Ah 车载硫化物全固态电池中试线国内率先落地中国科学院青岛能源所
关于固态电池的发展,IT之家在最新报道中指出,目前市面上广泛应用的固态电池主要是半固态电池,而全固态电池仍处于实验阶段。
近日,中国科学院宣布在青岛崂山区巨峰光学医疗器械产业园建立了高性能20Ah车载硫化物全固态电池中试线,并已开始试运行。这一中试线是由青岛中科源本新能源有限公司承建,预计每月可生产10片20Ah电池。
青岛中科源本新能源有限公司成立于2023年底,由中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员武建飞创建。公司致力于打造从材料制备到电池组装的全链条高效生产模式。
据悉,该中试线涵盖硫化物固体电解质和硫化物全固态软包电池两条生产线,实现了从材料准备到电池组装的高效生产流程,进一步提升了电池性能,解决了硫化物全固态电池规模生产中的技术和工程难题,为未来产业化生产奠定了坚实基础。
计划表明,预计到2026年底,该生产线将启动下线100Ah电芯,将生产线规模扩大至2GWh。这一项目将促成稳固的上下游合作关系,推动固态电池材料技术的进一步成熟,并验证全固态电池在实际应用中的效果。
武建飞及其团队自2016年起便致力于硫化物全固态电池的基础科学研究和生产技术探索,近年来在相关关键材料和核心技术方面取得一系列创新突破。
通过多年的不懈努力,该团队自主研发了多项关键材料,包括高稳定性、高容量正极材料,纳米级高离子电导率、高空气稳定性硫化物电解质,以及负极材料等,以抑制电极损伤并延长电池寿命。
根据官方介绍,他们研发的硫化物固体电解质室温离子电导率可达1~12毫西门子每厘米,与传统有机电解液相媲美,并已实现了小批量生产,并且电导率能与实验室水平媲美。
此外,该团队还实现了大型软包固态电池的连续湿法涂布工艺突破,通过自主开发的大型叠片技术,成功解决了叠层软包电池制造工艺难题,同时解决了固态电池电化学振荡问题,成功研发出20安时硫化物全固态软包电池。
为推进技术产业化进程,青岛能源所授权团队自行创办企业,青岛中科源本新能源有限公司因此而诞生。公司目前建立了公斤级硫化物固体电解质生产及硫化物全固态软包电池连续生产的实验室小规模生产线,完成了初创阶段的融资,并主导建设了最新投产的全固态硫化物电池中试产线。
武建飞团队目前正积极规划100兆瓦时中试产线,并计划在2025年下半年完成。力争在2026年底前,率先实现硫化物全固态电池的批量生产并投放市场。
武建飞提到,全固态电池采用稳定的固体电解质替代传统有机电解液,有效避免了液态电池遇到撞击、高温等情况下燃烧爆炸的潜在风险,大幅提升了电池的安全性。此外,全固态电池具有极高的导电率,使得使用该类电池的设备能够获得更快的充电速度。
以新能源汽车为例,据估算,采用全固态电池的新能源汽车有望在6至10分钟内完成充电,实现“超级快充”。另外,与硫化锂正极搭配,全固态电池的能量密度可达每公斤600Wh,这意味着具备长续航里程的潜力;同时,在广泛温度范围内使用,即使在高温稳定且不会分解,在零下40℃的低温下仍可进行充电。
硫化物全固态电池凭借高能量密度、快速充放电、低温性能好以及高安全性、长寿命等优点备受瞩目,有望解决传统电池在易燃爆炸、低温性能、寿命短、续航里程短、充电速度慢等方面的问题,因此在新能源汽车领域备受关注,被公认为车载电池的最佳选择。
武建飞介绍,中试线使用的首代正极采用高镍三元材料,软包电池进行了4000次单体循环测试后,容量保持在80%以上,处于国际领先水平,初步解决了全固态电池的寿命问题。
他还透露,第二代正极将采用改性硫化锂正极,该正极经过实验室验证后,能量密度超过每千克600瓦时,是目前商业锂离子电池能量密度的两倍以上;在常温下进行6200次循环后,其容量仍保持84.4%。
这一工作已被国际知名专业期刊SMALL报道,正在通过中试产线进行初步验证,预计一两年内将实现量产。
据报道,第三代正极将采用硫正极,进一步将电池的能量密度提升至800Wh/kg。
中国科学院指出,硫化物全固态电池经中国化工学会组织的科技成果评价会顺利通过,由中科院院士陈军主持,评价结果显示,整体技术达到国际先进水平,部分技术处于国际领先地位。
固态电池是电池领域一种新兴的形式,其主要优势在于采用固态电解质替代液态电解质,以提升锂离子电池的安全性、稳定性和循环寿命。最新的报道中指出,目前固态电池主要集中在三种类型 —— 氧化物、聚合物和硫化物,而以硫化物为电解质的全固态电池,被认为是一项全球领先的颠覆性技术。
国内企业如宁德时代、中汽创智、蜂巢能源和国联动力等公司也纷纷投入硫化物全固态电池的研究开发中,目前处于实验研究阶段。
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