广东省电池行业协会副主任张贵萍：一种固态电池制作工艺分享

2024-11-22 10:11

目前固态电池技术究竟处于什么阶段？产业链各环节进展如何？市场商用达到了什么样的规模？等问题受到业内外人士的广泛关注。

在此背景下，2024年11月14日，由OFweek维科网、维科网·锂电举办的OFweek 2024固态电池技术线上研讨会成功举办。

在线直播期间，广东省电池行业协会专家委员会副主任、清华大学深圳国际研究生院兼职导师张贵萍发表了《一种固态电池制作工艺分享》的主题演讲。

张贵萍表示，固态电池具有高安全性、高能量密度、高温性能好等性能优势，主要通过纯固态电解质（无液态电解质）、锂金属负极、CVD硅碳负极来实现。

目前固态电池主要有氧化物、硫化物、聚合物三大技术路径。就聚合物路线而言，张贵萍认为，除了共有的纯固态电解质界面问题外，聚合物路线还存在聚合物电解质电导率低这一关键问题。

关于界面问题，目前张贵萍方面的解决办法是用聚合物电解质涂敷在正负极极片表面，正负极极片采用同样的聚合物粘结剂和电解质（一些研究机构用加压方式进行界面测试锂硫电池）。

关于聚合物电解质电导率低，目前张贵萍方面的解决办法有两个，一是用不燃烧的氟硅醚等溶剂替代碳酸酯溶剂，加入少量（5-10%）；二是研发氟代碳酸酯溶剂（FEMC、FPC、FDEC等等），加入少量（5-10%），提高聚合物电解质电导率，并保持高能量密度固态电池的安全性。

张贵萍介绍了一种20Ah高能量密度准固态电池的研制方案，能量密度360Wh/kg。具体设计如下：

1、正极有两种选择，一是采用高镍三元+LATP（磷酸钛铝锂）包覆；二是采用硫化锂（研发中）。

2、负极采用CVD硅碳或者预锂硅氧。

3、电解质采用氟橡胶聚合物电解质，涂敷在正负极极片表面，正负极极片采用一样的聚合物粘结剂/固态电解质。

此外，张贵萍还分享了CVD硅碳负极替代锂金属负极的可行性分析，

张贵萍表示，固态电池具有高能量密度优势，通常报道的高能量密度都是用锂金属负极达到的。目前CVD硅负极理论比容量高达4200mAh/g，首次效率高，金属锂负极容量（3860mAh/g），基本克容量一样。

锂负极通常与集流体铜箔复合（铜箔重量占比大），并且锂箔厚度不能做很薄，造成容量过量系数大，因此实际可实现的克容量小于2000mAh/g；CVD硅碳负极（纳米硅与多孔碳复合）克容量1850-2000mAh。

因此CVD硅碳负极可以替代锂金属负极，还降低了成本，提高了安全性。

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