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  • 衛藍新能源:“高能量密度高安全固態電池開發進展”

    時間:2020.12.28 點擊量:291
    2020年12月18-20日,第六屆全國固態電池研討會暨第三屆全國金屬空氣電池研討會在青島成功召開,本次會議由中國硅酸鹽學會固態離子學分會和中國化學會電化學專業委員會主辦,青島大學和山東省光學工程學會承辦,中國科學院青島生物能源與過程研究所、中國科學院物理研究所、中國科學院上海硅酸鹽研究所、中國科學院寧波材料研究所、中國科學院化學研究所、中國科學院長春應用化學研究所、同濟大學、天目湖先進儲能技術研究院、浙江鋒鋰新能源科技有限公司、北京衛藍新能源科技有限公司協辦。來自國內各高等學校、科研院所、企業、投資機構的600多位代表參加了本次會議。


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    會上,衛藍新能源前瞻技術負責人徐航宇博士發表了題為“高能量密度高安全固態電池開發進展的主題報告,從電極材料選擇、輔材選擇、電芯結構設計、固態電解質引入、電芯綜合性能設計等方面介紹了高能量密度、高安全固態電池的開發策略,并介紹了衛藍在高比能、高安全固態電池方面的最新進展。

    鋰離子電池作為當今最重要的電化學儲能器件之一,已經在各領域獲得了廣泛的應用,然而傳統的液態鋰離子電池存在嚴重的安全隱患,難以滿足各領域對高能量密度、高安全電池的需求。通過穩定性更高的固態電解質替代傳統的液態電解質,有望從根本上解決安全性問題,同時兼容更高比能量的正負極材料,因此開發兼顧高能量密度、高安全的固態電池具有重要意義。

    在提升電池能量密度方面,最根本的方式在于提升正負極材料的比容量和電勢差,例如開發低電位下能實現高比容的正極材料(如高鎳三元、低估三元)、提升正極材料脫嵌鋰電位(如高電壓鈷酸鋰)、逐步開發高比能負極材料(如硅負極、金屬鋰負極甚至無鋰負極)等。除此之外,隔膜、極耳、集流體、包裝材料等輔材在電芯內的占比仍然較高,有望通過技術的不斷發展迭代進一步縮減,在正負極材料發展進入瓶頸期時,電芯的能量密度在輔材優化方面仍然有10%左右的提升空間。在電芯結構設計方面,電芯尺寸越大、極片面容量越高、孔隙率越小、N/P比越小、首周效率越高,電芯的能量密度也就越高。

    在提升電池安全性方面,其核心思路是在傳統鋰離子電池的基礎上逐步引入安全性更高的固態電解質、減少液體含量。原位固態化的思路則能有效改善引入固態電解質所帶來的固固界面接觸、體積變化等問題,降低接觸內阻。當然,固態電池需要綜合考慮多方面的性能,在電芯開發過程中,還要對材料參數、結構參數、工藝參數進行獲取和修正,結合仿真技術,準確設計電芯的能量密度、容量、體積、內阻、倍率等性能指標。

    目前,圍繞無人機、電動汽車、國家安全等領域,衛藍新能源已經開發出一系列高能量密度、高安全混合固液電池產品,綜合電性能和安全性排在行業前列。盡管高能量密度、高安全固態電池的開發和產業化仍然面臨著諸多挑戰,衛藍新能源愿與各位同行一道,扎實推進、攻堅克難,共同助推我國的鋰電池產業蓬勃發展!


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