固态锂电池研发趋势

清摹大兰TingliuUCISi清摹大兰TingliuUCISi(清华大学材料学院)4002000储育能电池))2018201920202021202220232024E))ggkk中国制造202540O☆材料、技术、市场2015202020252030年工Li-ME=KEMNCNILMOLiCoO₂NCNILMOLiCoO₂4VLi,Ti₅O12Li,Ti₅O12储能：~100%主要挑战：固有的安全问题过充等2016年三星Note2016年三星Note7“爆炸门”(上海，2019年))(上海，2019年))题局镇High?High?突破能量密度瓶颈：>30OWh/突破能量密度瓶颈：>30OWh/kg解决矛盾：高比能—高安全性解决矛盾：高比能—高安全性V0.1-0.4VmAh/研发动态异常活跃：研究论文快速增长，已成为电池领域的前沿热点35002500高被弓论文：>7500论文数量论文数量4000总数中国OO法国加拿澳大利亚法国加拿澳大利亚CSolidelectrolytertoecrentolCuLi-metalanode固体电解质3400聚合物，无机物，及其它们的复合材料34003200论文数量2800论文数量260022002000聚合物电解质聚合物电解质聚聚硫化物400硫化物2000卤化物2000之复合电解质锂盐解离离子迁移锂盐解离离子迁移态态:氧化物正极 04000O>lO-4>lO-4PVDF十锂盐解离程度Li配位环境锂盐解离程度Li配位环境复合电解质共聚 院忘聚合物电解质及其复合材料高分子+电化学高分子+电化学塑化/小分子(液<20%)(—致、较有序通道)(—致、较有序通道)TT论文数量论文数量450OLi过量/Li空位--FrenkclcefectFrenkclcefect<10-3S/cmc-c-LLZO论文数量450250200论文数量450250200CC00Li9.s4[Si₁-5M₅]1.74P¹.44S11.1Bro.₃Oo.6Li9.s4[Si₁-5M₅]1.74P¹.44S11.1Bro.₃Oo.6bCatlonchomstry(inducvooocsbCatlonchomstry(inducvooocs)Woakeirtc7actiOLessanlonscreenlnaMoreanlonscreeningtLBticCsofteningStrongeinteeactionsofteningHigherELowetE.HigherECCatlondbordervahlgh-entropymechanlemdCCatlondbordervahlgh-entropymechanlemymtheDisorderodansoSu0OroniCconducthDisorderodansoSu0OroniCconducthSlowconduCiYityglo"(mg1ax%glo"(mg1ax%tANorSiteenetgyQuonchingAnnealnoJun,..CederJun,..Ceder,NatureRev.Mater.(2024).离子电导率(S/cm)离子电导率(S/cm)硫化物塑化/小分子(液<20%)塑化/小分子(液<20%)有效致密化、缓解接触力学疲劳薄固体电解质层：致密、负极比，要多孔A膜支拌提升力学稳定性Hybrid固态电池发展半固态，准固态，近固态；原位聚合不完全，凝聚态，固液混合制造：主体仍是卷对卷改善安全性Ta-LLZO10OOMLCCMLCC制备工艺混料类似于多层陶瓷电容器层压烧结封端复合料浆、流延技术))ahun0硫化物∠卤化物固体电解质Cold-pressingCold-pressingTailoringOmpOSitfsolid-sTailoringOmpOSitfsolid-satuethemassebatteriese固体电解质：没有一种材料满足所有要求牛勿(S/H/OA百RH白力Lmsms1nActaMater61,759(2013).1080YoarH卤化物PPInlanlinlncIInlanlinlncItntorfacIalis6Uo00tlloIuIrlooloctrodo/sth0patntorintorfncoR ”仓业链力量，产学研协同