基于硫化物电解质体系的全固态电池开发实践

基于硫化物电解质体系的全固态电池开发实践刘张波博士2●中汽创智科技有限公司(CAIC)成立于2020年6月，由一汽、东风、兵装、长安汽车以及南京江宁经开科技联合设立●公中定位于智能底盘、新能动力、智能网联等三大核心领域的前瞻、共性、平台技术的研发及产业化中国一汽东风公司兵器装备团长安汽车南京江宁经开科技中汽创智科技有限公司2022年度南京市独角兽企业34■技术品牌及业务布局智能底盘(擎磐)智能底盘(擎磐)■智能制动：BC、IBC+RBU■智能转向：RISS(R-EPS、RPK)新能动力(擎势)蚁极板蚁极板■氢燃料动力：双极板、膜电极、催化剂、气体扩散层全固态电池：全固态电池材料、工艺装备、电芯智能网联(擎臻)用车用操作系统：CAP、CP、MOS、虚以化人车路云聚合平台：感知算法、5通信终端、高精度传感器、数字地图■智能座舱芯片：国产芯片标准/大算力型平台、点技术■信息安全：信息安全产品、咨询服务5●全力推进使用硫化物电解质的全固态动力电池开发与产业化●重点聚焦于全固态电池电芯展级开发；电池包开发及整车塔载由三家股东方牵头开展，CAIC提供技术支持针对全固态电池电芯开发，将从核心材料、关键工艺和专用非标装备等三个维度协同开发硫化物电解质包覆正极氧化物固体解质非标装备IC中亢创智IC中亢创智●研发平台：一期研发实验室已投态使用(~500m²),二期研发实验室预计在2023年下半年建成并狻弟(~800m²)●专相装备：已完成8类专用非标装备的自主设计，其中3项总完成样机开发并投用核心能力：建立30余项企业标准，并参与制定2项团体标准和1项国家标准●知识产权：截至目前，共受理图示创智”汽·硫化物固体电解质公斤级/批次制·硫化锂公斤级/批次制备x 全固态软包电芯试制平台·超薄固体电解质成膜电芯一体化成型·材料微观形貌评测·材料及电芯电化学评测原理电池制备区7●掌握两奖氧化物电解质的批量制备技术，并做到性能卓越、粒径可控，可●掌握两类硫化物固体电解质的批量制备技术，综合0具备固态电池专用硫化锂的自主开发能力，成本相比市售降低~70%,促进全固态电池的低成本化三元硫化物电解质二元硫化物电解质实物图应用场景半固态电池-隔膜半固态电池-隔膜半固态电池-负极室温离子电导率/微纳化后D50其他优势溶剂适用性强对金属锂稳定对金属锂稳定当前制备能力~10公斤/周~2公斤/周~2公斤/周~500g/周~1公斤/周●掌握规模化制备技术，目前实验室产能~10kg/周，室温离子电导率可稳定在0.7mS/cm以上●掌握微纳化处理技术，粒径尺寸可控，且烘干后的粉体不存在硬团聚情况粒穿布图形粒穿布图形XX00■LLZO开发进展装样入炉煅烧粉碎粉碎LPSC电解质粉体SEM及EDS较0LPSC电解质电导率批次稳定性00LPSC于-45℃露点暴露24h前/后的EIS图室温离子电导率分别达到~1.1和~0.5mS/cm●进一步实现LPS728l的制备，室温离子电导率可达~2.0mS/cm,表现出对金属锂卓越的稳定性各类二元硫化物电解质的XRD图200010002000各类二元硫化物电解质的EIS图2Li/LPS314/Li对称电池的溶出-沉积曲线卡Li/LPS728I/Li对称电池的溶出-沉积曲线ABCD成LPS成LPSC的效果衬比1不同渠道硫化锂合■硫化物系全固态电池开发的基本流程产法制备硫化锂√产物纯度高，成本低②电解质材料制备③电解际材料后处理细高离子电导保持率细电解质粉体微纳化高离子电导率保持率可批量生产④√干法电极技术√高克容量发挥√湿法涂覆)V√干法工三技术√厚度20μm负极极片制备5√干法电极技术√高克容量发挥IC中亢创智IC中亢创智●完成LPSC微纳化工艺探索，使用酯类溶剂微纳化后LPSC粉体粒径D₅o<1μm、D₉o<4μm,满足电解质制膜要求●经微纳化处理后，LPSC室漏离子电导率会降低至~2.2mScm父编号处理前能类溶剂Z'·cm(Ω·cm)IC中亢创智IC中亢创智■微纳化后FSC退火工艺4处理条件离子电导率未处理12.26公0o0Temperature(℃)IC中亢创智IC中亢创智A0湿法涂布制备电解质膜1600十0干法工艺制备电解质膜●使用湿法/干法工艺，均可实现正极面容量>5mAh/cm²,高镍正极比容量>195mAh/g4.5十湿法涂布正极极片半电池充放电曲线湿法涂布正极极片4.5十干法工艺正极极片半电池充放电曲线干法工艺正极极片●使用湿法/干法工艺，也可实现负极面容量>5mAh/cm²,硅碳负极比容量~620mAh/g25十25十湿法涂布负极极片半电池充放电曲线干法工艺负极极片半电池充放电曲线湿法涂而负极极片干法工艺负极极长湿法涂而负极极片■全固态软包