全固態(tài)鋰電池取得新突破。

日前，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然—能源》發(fā)表研究成果，該團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出一種均質(zhì)化正極材料——鋰鈦鍺磷硫硒。

與傳統(tǒng)材料相比，鋰鈦鍺磷硫硒具有高電導(dǎo)率、高能量密度、長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院教授張佳峰在接受證券日?qǐng)?bào)采訪中表示，“新材料各項(xiàng)性能的全面優(yōu)化為開(kāi)發(fā)高能量密度、長(zhǎng)使用壽命的儲(chǔ)能設(shè)備提供了技術(shù)支持，對(duì)開(kāi)發(fā)新型儲(chǔ)能體系具有重要意義。”

在張佳峰看來(lái)，此次全固態(tài)電池的最新突破，或使硫化物固態(tài)電池成為率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)落地的全固態(tài)電池技術(shù)路線。那么，硫化物固態(tài)電池當(dāng)前發(fā)展到哪一步了呢？

據(jù)了解，全固態(tài)電池是鋰電池細(xì)分的一種。相比傳統(tǒng)的鋰電池，全固態(tài)電池的電解質(zhì)和電極材料全部由固態(tài)材料構(gòu)成。

其中，固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)鋰電池的核心，電解質(zhì)材料很大程度決定電池各項(xiàng)性能參數(shù)。而按固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)組成可分為聚合物型，無(wú)機(jī)型和復(fù)合型。

分別看，聚合物固態(tài)電解質(zhì)（SPE）由聚合物基體和鋰鹽構(gòu)成，具有黏彈性好、機(jī)械加工性能優(yōu)等特點(diǎn)。

無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)是一種安全、無(wú)毒、環(huán)保的無(wú)機(jī)電解質(zhì)，具有熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，包括氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、硫化鈉、硫化鉀、碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鎂等。

復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)是以氧化物、硫化物等為代表的無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和以聚氧化乙烯等聚合物為代表的有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)兩者的結(jié)合，利用路易斯酸堿相互作用，增加鏈段運(yùn)動(dòng)能力，協(xié)同提升界面離子傳輸。
 

 

圖源：頭豹研究院

據(jù)東方證券研報(bào)，聚合物固態(tài)電解質(zhì)因柔韌性高、可加工性高，已具備低成本規(guī)模生產(chǎn)的可能。不過(guò)，室溫下聚合物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率低仍是該技術(shù)路線要克服的問(wèn)題。

相比之下，氧化物電解質(zhì)與硫化物離子電導(dǎo)率更好。數(shù)據(jù)顯示，氧化物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率一般在10-6~10-3S/cm，硫化物固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電導(dǎo)率10–4~10–2S/cm。尤其是硫化物固態(tài)電解質(zhì)，LGPS、LSP-SC室溫下的離子電導(dǎo)率已能與傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)媲美。

目前來(lái)看，日韓企業(yè)的固態(tài)電池發(fā)展路線便聚焦于硫化物路線。國(guó)內(nèi)企業(yè)中，寧德時(shí)代、比亞迪、蜂巢能源聚焦的也是“硫化物”路線。此外，國(guó)內(nèi)的輝能科技則聚焦“氧化物”路線，珠海冠宇則聚焦“聚合物”路線。

與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)企業(yè)中也有押注多元路線的企業(yè)。比如衛(wèi)藍(lán)新能源聚焦“氧化物+聚合物”路線，贛鋒鋰電聚焦“氧化物/硫化物”路線，清陶能源聚焦“氧化物+鹵物+聚合物”路線。

結(jié)合國(guó)內(nèi)企業(yè)披露的全固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)度看，2025年有望成為重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。歐陽(yáng)明高院士團(tuán)隊(duì)此前發(fā)布的高安全高比能固態(tài)電池研發(fā)技術(shù)路線圖顯示，2025年起，三代硅基硫化物全固態(tài)電池將落地。
 

 

圖源：歐陽(yáng)明高院士團(tuán)隊(duì)高安全高比能固態(tài)電池研發(fā)技術(shù)路線圖

站在商業(yè)化角度看，硫化物固態(tài)電池的商業(yè)化除要解決技術(shù)難題外，還需克服成本問(wèn)題。據(jù)東方證券研報(bào)，硫化鋰成本占到硫化物固態(tài)電池總成本的77%。鑒于當(dāng)前硫化鋰售價(jià)較高，如何降低硫化鋰成本自然也成為阻礙硫化物固態(tài)電池商用的難題。