卫蓝新能源:“高能量密度高安全固态电池开发进展”

时间:2020.12.28 点击量:203
2020年12月18-20日,第六届全国固态电池研讨会暨第三届全国金属空气电池研讨会在青岛成功召开,本次会议由中国硅酸盐学会固态离子学分会和中国化学会电化学专业委员会主办,青岛大学和山东省光学工程学会承办,中国科学院青岛生物能源与过程研究所、中国科学院物理研究所、中国科学院上海硅酸盐研究所、中国科学院宁波材料研究所、中国科学院化学研究所、中国科学院长春应用化学研究所、同济大学、天目湖先进储能技术研究院、浙江锋锂新能源科技有限公司、北京卫蓝新能源科技有限公司协办。来自国内各高等学校、科研院所、企业、投资机构的600多位代表参加了本次会议。


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会上,卫蓝新能源前瞻技术负责人徐航宇博士发表了题为“高能量密度高安全固态电池开发进展的主题报告,从电极材料选择、辅材选择、电芯结构设计、固态电解质引入、电芯综合性能设计等方面介绍了高能量密度、高安全固态电池的开发策略,并介绍了卫蓝在高比能、高安全固态电池方面的最新进展。

锂离子电池作为当今最重要的电化学储能器件之一,已经在各领域获得了广泛的应用,然而传统的液态锂离子电池存在严重的安全隐患,难以满足各领域对高能量密度、高安全电池的需求。通过稳定性更高的固态电解质替代传统的液态电解质,有望从根本上解决安全性问题,同时兼容更高比能量的正负极材料,因此开发兼顾高能量密度、高安全的固态电池具有重要意义。

在提升电池能量密度方面,最根本的方式在于提升正负极材料的比容量和电势差,例如开发低电位下能实现高比容的正极材料(如高镍三元、低估三元)、提升正极材料脱嵌锂电位(如高电压钴酸锂)、逐步开发高比能负极材料(如硅负极、金属锂负极甚至无锂负极)等。除此之外,隔膜、极耳、集流体、包装材料等辅材在电芯内的占比仍然较高,有望通过技术的不断发展迭代进一步缩减,在正负极材料发展进入瓶颈期时,电芯的能量密度在辅材优化方面仍然有10%左右的提升空间。在电芯结构设计方面,电芯尺寸越大、极片面容量越高、孔隙率越小、N/P比越小、首周效率越高,电芯的能量密度也就越高。

在提升电池安全性方面,其核心思路是在传统锂离子电池的基础上逐步引入安全性更高的固态电解质、减少液体含量。原位固态化的思路则能有效改善引入固态电解质所带来的固固界面接触、体积变化等问题,降低接触内阻。当然,固态电池需要综合考虑多方面的性能,在电芯开发过程中,还要对材料参数、结构参数、工艺参数进行获取和修正,结合仿真技术,准确设计电芯的能量密度、容量、体积、内阻、倍率等性能指标。

目前,围绕无人机、电动汽车、国家安全等领域,卫蓝新能源已经开发出一系列高能量密度、高安全混合固液电池产品,综合电性能和安全性排在行业前列。尽管高能量密度、高安全固态电池的开发和产业化仍然面临着诸多挑战,卫蓝新能源愿与各位同行一道,扎实推进、攻坚克难,共同助推我国的锂电池产业蓬勃发展!