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          無機硫化物全固態電池達到國際先進水平

            1月28日,由中國科學院青島生物能源與過程研究所先進儲能材料與技術研究組完成的無機硫化物全固態電池關鍵技術開發項目,在青島通過了由中國化工學會組織的成果鑒定。由中國科學院院士、南開大學副校長陳軍等9位專家組成的鑒定委員會一致認為,該項目通過自主創新,技術成熟,研究成果達到國際先進水平,部分成果國際領先。

            高安全性、高倍率性、高能量密度、長壽命、低成本一直是新能源電池技術發展的核心方向和追求目標,而全固態電池因其能解決現階段電池存在的局限性而被視為“未來的電池形態”。研究組組長、研究員武建飛的帶領團隊自2016年開始布局硫化物全固態電池的研究工作。

            研究組開發了多體系多功能性的硫化物固體電解質,最高室溫離子電導率達到11 mS/cm;通過濕法球磨制備了粒徑為500~800 nm的納米級硫化物固體電解質,改善了與正負極材料的界面接觸,提升了電池的倍率性能,10 C 倍率放電比容量提升到常規電解質的2.4倍。通過構建穩定的三相界面,制備了高性能全固態鋰硫電池,該電池在電流密度為1.34 mA cm-2的條件下,硫正極展現出1506.3 mAh g-1 的高比容量,1400次循環后容量保持率仍達到70.4%。

            針對硫化鋰正極電化學反應活性差的難題,通過在原子層面上對硫化鋰進行改性,制備了一種過渡金屬離子和鹵素雙摻雜的硫化鋰正極,提高了鋰離子在硫化鋰中的擴散速率,改善了放電容量和循環穩定性,2 C (2.33 A/g)放電比容量643.4 mAh/g,循環6000次容量保持率為84.6%。

            自主創新了厚度低于20 μm的超薄電解質膜制備技術,高穩定性電極包覆技術和電極/電解質界面構建技術,勻漿、涂布、電極成型、疊片等軟包電池制備技術等硫化物全固態軟包電池工業化制備的多項關鍵技術,成功開發出具有優異倍率、循環和低溫性能的硫化物全固態電池,5 C倍率放電容量保持率為63.7%,-20℃放電比容量為室溫放電比容量的75%(0.1 C);成功開發出長循環壽命的全固態軟包鋰電池,循環4000次,容量保持率為80%,率先突破了全固態軟包鋰電池循環壽命差的技術難點。

            開發出高穩定性電極包覆技術,并根據不同的電極材料,選用PVDF-HFP、SBR、SEBS中的一種或幾種粘結劑進行合漿,再通過轉移式涂布機可進行長達百米的連續涂布,為工業化批量化生產奠定了堅實的基礎。

            據了解,該項目從電解質開發、正負極材料改性及修飾到電池產品制備工藝,申請11項專利,其中獲得國家授權發明專利1項。

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