固态电池八大技术难题待解

李久铭表示，混合固液电解质电池及全固态电池的研发需要原创的系列解决方案，难度不低于液态锂离子电池，并非短期内能迅速突破，需要扎实持续的基础研发。

李久铭：固态电池八大技术难题待解或在8年内大规模应用

北京卫蓝新能源科技有限公司资深工程师李久铭

电池百人会-电池网2月27日讯（陈语峦水图文直播）“固态电池新概念被赋予很多期望，综合性能指标及安全性是否优越由数据说了算。”北京卫蓝新能源科技有限公司资深工程师李久铭表示，“固态电池可以使用金属锂负极，有望达到：更高能量密度（>350Wh/kg），更安全（没有热失控），更低成本（<1元>5000次）。”

2月27日，在湖南宁乡召开的固态电池技术、智能装备与市场应用研讨会上，李久铭发表了题为《固态锂离子电池的技术和应用》的主题演讲。李久铭表示，固态电池兼顾高能量和高安全的性能，与液态电池相比，固态电池具有不可燃烧、不会爆炸，无泄漏及腐蚀问题；高温寿命不受影响，无气胀，超长使用寿命；制造成本及全寿命周期成本下降；原材料纯度要求低，能量密度可以显著提高等优势。

与此同时，固态电池也有倍率、低温、循环性较差；硫基电解质体系对空气敏感；高电压、高电导聚合物电解质缺乏；材料体系未确定，制造技术无确定等不足之处。李久铭介绍说，固态电池各种材料都有局限性，都在持续开发，没有十全十美的材料，复合材料可能是解决之道。

“目前固态电池材料体系、电芯、模组、智能制造技术尚未确定，尚未形成产业链。“在李久铭看来，“只有安全性、能量密度、循环寿命、日历寿命显著提高，成本及功率特性接近甚至优于液态锂离子电池，全固态电池技术才有竞争力。”

中国自1965年就开始研究全固态电池，新一轮固态电池研发热潮从2011年开始。中科院青岛能源所提出了“刚柔并济”固态聚合物电解质的设计理念，发挥不同材料的优势，创新地复合“刚性”多孔骨架材料和“柔性”聚合物离子传输材料。通过刚柔材料的优势互补，结合路易斯酸碱相互作用增加嵌段运动且提升界面离子传输的特点，制备出多款综合性能优异的“刚柔并济”固态聚合物电解质进而满足了长续航、高安全固态锂电池的苛刻要求。

“混合固液电解质电池及全固态电池的研发需要原创的系列解决方案，难度不低于液态锂离子电池，并非短期内能迅速突破，需要扎实持续的基础研发，目前还没有企业研究出兼具高能量密度、高安全性的大容量全固态动力锂电池。”李久铭表示，固态电池要想量产，在技术方面还有以下八大问题需要解决：

1.高锂离子电导率、高耐氧化电位、兼顾力学与离子传导特性、能够在全寿命周期完全阻止锂枝晶穿刺的聚合物复合固态电解质膜尚未突破；

2.固态电解质层与电极层界面电阻较大；

3.循环过程中固态电解质相与电极内颗粒接触变差；

4.锂沉积位点及形貌不易控制；

5.纯金属锂电极存在较大体积变化；

6.高速高效率全固态电池的制造工艺和装备尚不成熟；

7.全固态电池低温特性尚需改善；

8.全寿命周期全固态锂电池安全性不热失控行为机理不清楚。

李久铭预计，以上问题有可能在3年之内找到解决方案，5年之内实现小试，8年进入大规模应用。

李久铭还透露，卫蓝新能源针对不同的正极材料，进行了表面改性技术平台的开发，改性后的材料在半固态电池中表现优异，循环性能和安全性能都得到明显的改善；在全固态电池中能够正常工作，倍率性能得到很好的提升；目前，部分技术正在进行中试。