陆浩总经理-高能量密度固态电池关键材料-硅基负极与固态电解质

天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会-202——硅基负极与固态电解质1开发背景开发背景开发历程开发瓶颈解决方案解决方案产业应用220182018汽车专项锂硫锂硫、固态20172017纳米专项2016重点专项1.新能源汽车2.纳米科技3.材料基因组国轩力神中航D.D.Bresseretal, 32019年创建“电池欧洲”技术创新平台，2020发布《电池战略划，《欧盟地平线2020计划》部署“构建低碳未来：下一代电池专项”，围绕电池应用、电布《电池法规》草案，2021年启动“欧洲电池伙伴关系”美国：2021年6月发布《先进电池供应链安全百日评估报告》，美国能源部、国《储能大挑战路线图》报告；2021年8月拜登总统将签署在清洁汽车和卡车行政令；通过《美国清洁能源法案》RISINGIII,2021~2025年），计划的竞争力，包括氟化物电池、锌负极电池；三是NEDO与丰田汽车和松下等38家企业、高校动新一代高效电池“全固体电池”核心技术的开发(Solid-EV项目)。力争2022年度之前确立技术4韩国：2021年7月韩国政府发布了“2030二次电池产业发展战略”；2023～2028年投入3066亿韩元，争取提前实现固态电池、锂硫电池、锂金属电池的商业化应用；3大电池企业宣布计划到2030年总4••安全性差（漏液、短路）•能量密度较低•无法彻底消除锂枝晶隐患•高低温性能差•安全性高•能量密度高•循环效率高•高温性能更好55{6数据中心通讯基站数据中心通讯基站电动车辆航空航天医疗电子消费电子国家安全锰酸锂(LMO)磷酸铁锂(LFP)磷酸铁锰锂(LFMP)锰酸锂(LMO)磷酸铁锂(LFP)磷酸铁锰锂(LFMP)镍锰酸锂(LNM)钴酸锂(LCO)碳包覆氧化亚硅碳包覆纳米硅碳7开发背景开发背景开发历程开发瓶颈解决方案解决方案产业应用8;;;;IOP-CAS26yearsR&Donnano-Si/CanodesZL200510083859.4ZL201210185907.0ZL201310254609.4微米硅纳米硅微米硅纳米硅物理所纳米硅负极部份授权专利物理所纳米硅负极部份授权专利(1998-201料——一种锂二次电池,—CVD生长碳纳米线.Carbon—CVD生长硅纳米线.—硅基纳米线的包覆.开发方向开发方向性能瓶颈性能瓶颈导电网络失效低扩散系数低扩散系数原位掺杂倍率性能差倍率性能差开发背景开发背景开发历程开发瓶颈解决方案解决方案产业应用ThefabricationofThefabricationofSNCsWeight%2.6297.38entWeight%2.6297.38entAtomic%4.5295.48H：2.02µmMappingandH：2.02µmMappingandEDXoforiginalSampleJunjieLi*JunjieLi*,ScientificReports.2,511（2012）FeiLuo,JunjieLi,HongLi*,Nanoscale.,DOI:10.1039/c5nr00045a碳包覆有效的抑制SiO@C-510.6nm20nmSiO@C-1023.8nmSiO@C-1536.8nm20nm5nmSiO@C-3540nm5nm81.040nm5nmConductivity(S/Conductivity(S/cm)420aGasphasecoating-1Gasphasecoating-2SolidphasecoatingCapacityretention(%)Gasphasecoating-2Gasphasecoating-2bGasphasecoating-1SolidphasebGasphasecoating-1SolidphasecoatingCyclingnumberDensity(g/cc)Intensity(a.u.)Intensity(a.u.)46550周后典型曲线20周后典型曲线热处理后氧化亚硅原始氧化亚硅RamanShift（cm-1）b490cm-1450℃原始Capacity(mAh/g)20005000·原始样品450℃900℃CyclenumberParticleSizeT/DS/A(m2/g)Capa.(mAh/g)Efficiency预镁SiO6.1791.62.00.50.0030060090012001500SpecificCapacity(mAh/g)▲▲▲▲▲▲30nm100nm500nm3μm30nm30nm400300200100nm100nm9998979695500nm▲▲Cyclenumber▲Cyclenumber▲▲3μm3μmCyclenumber开发背景开发背景开发历程开发瓶颈解决方案解决方案产业应用原位掺杂突破现有技术门槛，持续开发新产品化学气相包覆技术均匀，致密的表面碳层，保证优异循环性能辅助材料技术物理气相沉积技术大批量氧化亚硅原材料核纳米硅制备技术心制造技术低成本，高首效，大批量，分散好的纳米硅制备硅碳复合技术面向实用的结构设计，保证材料的优异综合原位掺杂突破现有技术门槛，持续开发新产品化学气相包覆技术均匀，致密的表面碳层，保证优异循环性能辅助材料技术物理气相沉积技术大批量氧化亚硅原材料核纳米硅制备技术心制造技术低成本，高首效，大批量，分散好的纳米硅制备硅碳复合技术面向实用的结构设计，保证材料的优异综合性能力争打造国际领先的产品核心技术综合技术指标领先以上指标满足商业化需求2021-20232019.122019.122018.122017.102017.102013.022013.021-10nm硅在导电介质中的均匀分散高容量、高首效、低膨胀、高倍率、低成本、高品质CapacityRetention/%CapacityRetention/%正极材料：NCM811（190mAh/g）正极压实密度：3.4g/cm3负极压实密度：1.75g/cm3CapacityRetention/%CapacityRetention/%正极材料：NCM811（190mAh/g）正极压实密度：3.4g/cm3负极压实密度：1.75g/cm3电压范围：2.75V-4.2V4040202000正极材料：NCM811（190mAh/g）正极压实密度：3.4g/cm3负极压实密度：1.75g/cm3电压范围：2.75V-4.2V020040060080010000200400600800100012001400CycleNumberCycleNumber在18650电池中循环1500周容量保持85%！在软包电池中循环1000周容量保stGeneration（LATP）•特点:提高电池安全性、循环性•量产情况:量产，批量出货全固态电池•特点:提高电池安全性、循环性•量产情况:量产，批量出货•特点:超高离子电导率全固态电池LATP等一LATP等Al2O3一LATP等基膜PE/PP基膜PE/PP•特点:提高电池安全性、循环性•量产情况:量产，批量出货全固态电池•特点:渗入基膜，提高电池综合性能全固态电池•特点:针对全固态电池体系全面提高•应用领域:固液混合电池、全固态电池结构