界面性能的調(diào)控與優(yōu)化

固體電解質(zhì)存在與電極間界面阻抗大，界面相容性較差，同時(shí)充放電過程中各材料的體積膨脹和收縮，導(dǎo)致界面容易分離等問題。使用鋰金屬負(fù)極也存在固相接觸阻抗大，界面反應(yīng)，效率低等問題。目前解決的主要方向如下：

固態(tài)鋰電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

國外巨頭紛紛布局固態(tài)鋰電產(chǎn)業(yè)

為使鋰電池具有更高的能量密度和更好的安全性，國外鋰離子電池廠商和研究院所在固態(tài)鋰電方面開展了大量的研發(fā)工作。日本更是將固態(tài)電池研發(fā)提升到國家戰(zhàn)略高度，2017年5月，日本經(jīng)濟(jì)省宣布出資16億日元，聯(lián)合豐田、本田、日產(chǎn)、松下、GS湯淺、東麗、旭化成、三井化學(xué)、三菱化學(xué)等國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈力量，共同研發(fā)固態(tài)電池，希望2030年實(shí)現(xiàn)800公里續(xù)航目標(biāo)。

法國Bollore公司的EV“Bluecar”配備其子公司Batscap生產(chǎn)的30kwh金屬鋰聚合物電池，采用Li-PEO-LFP材料體系，巴黎汽車共享服務(wù)“Autolib”使用了約2900輛Bluecar，這是世界上首次用于EV的商業(yè)化全固態(tài)電池。豐田開發(fā)出全固態(tài)鋰離子電池，能量密度為400Wh/kg，計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化;松下的最新固態(tài)電池能量密度相對提高了3～4倍;德國KOLIBRI電池應(yīng)用于奧迪A1純電動汽車，目前尚未商業(yè)化應(yīng)用。

此外，三星、三菱、寶馬、現(xiàn)代、戴森等數(shù)家企業(yè)也都通過獨(dú)自研發(fā)或組合并購等方式加緊布局固態(tài)電池的儲備研發(fā)。豐田宣布與松下合作研發(fā)固態(tài)電池;寶馬宣布與SolidPower公司合作研發(fā)固態(tài)鋰電池;博世與日本著名的GSYUASA(湯淺)電池公司及三菱重工共同建立了新工廠，主攻固態(tài)陽極鋰離子電池;本田與日立造船建立的機(jī)構(gòu)已研發(fā)出Ah級電池，預(yù)計(jì)三年后量產(chǎn)。國內(nèi)以研究機(jī)構(gòu)主導(dǎo)涉足固態(tài)鋰電產(chǎn)業(yè)

我國對固態(tài)鋰電的基礎(chǔ)研究起步較早。在“六五”和“七五”期間，中科院就將固態(tài)鋰電和快離子導(dǎo)體列為重點(diǎn)課題，目前5個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)分別取得了不同進(jìn)展。此外，北京大學(xué)、中國電子科技集團(tuán)天津18所等院所也立項(xiàng)進(jìn)行了固態(tài)鋰電電解質(zhì)的研究。

國內(nèi)在進(jìn)行固態(tài)鋰電開發(fā)的企業(yè)包括CATL、國珈星際(珈偉股份)、江蘇清陶能源、輝能、中航鋰電等。CATL以硫化物電解質(zhì)為主要研發(fā)方向，采用正極包覆解決正極材料與固態(tài)電解質(zhì)的界面反應(yīng)問題，目前聚合物鋰金屬固態(tài)電池循環(huán)達(dá)到300周以上，容量保持率達(dá)82%。清陶能源研發(fā)高固含量的全陶瓷隔膜和無機(jī)固體電解質(zhì)，目前已與北汽開展合作進(jìn)行中試。國珈星際采用材料基因組技術(shù)，通過高通量測試技術(shù)確定聚合物固態(tài)電解質(zhì)的最佳組成。此外，如贛鋒鋰業(yè)、比亞迪、萬向123等也都宣布布局固態(tài)電池領(lǐng)域，但大部分企業(yè)仍處于“口頭研發(fā)”階段。