近日，上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉巍課題組在固態(tài)鋰金屬電池方面取得系列進(jìn)展。劉巍課題組開(kāi)發(fā)了一種可用于多種陶瓷電解質(zhì)的微波輔助超快速燒結(jié)技術(shù)。相對(duì)傳統(tǒng)的燒結(jié)技術(shù)，該技術(shù)為陶瓷電解質(zhì)和全固態(tài)電池的制備提供了一個(gè)省時(shí)節(jié)能的新途徑。相關(guān)研究發(fā)表于國(guó)際期刊《先進(jìn)材料》上。

　　作為一種能產(chǎn)出電能的小型裝置，電池在社會(huì)各行各業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中都起到了相當(dāng)重要的作用，在最新的電池技術(shù)研究方向上，固態(tài)電池研究更是首當(dāng)其沖。

　　相較于鋰離子電池，固態(tài)電池具有更高的能量密度，同時(shí)更加安全。因此更加適合電動(dòng)汽車使用，在新能源車逐漸升溫的今天，固態(tài)電池同樣備受資本關(guān)注，并獲得大量投資。

　　固態(tài)電池與傳統(tǒng)電池相比有三大優(yōu)勢(shì)

　　固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。相比于傳統(tǒng)電池，固態(tài)電池主要有體積小、能量密度高、更加安全三大優(yōu)勢(shì)。

　　固態(tài)電池使用的固體電解質(zhì)，取代了傳統(tǒng)電池中占據(jù)電池近40%體積和25%質(zhì)量的隔膜和電解液，使其在體積上有著明顯優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，固體電解質(zhì)的應(yīng)用，還很大程度上減小了電池正負(fù)極之間的距離，甚至可以將該距離控制在幾微米到十幾微米之內(nèi)，這也極大降低電池的體積，使得電池更加小巧。

　　在使用了固體電解質(zhì)后，電池可以不必使用傳統(tǒng)電池中常用的嵌鋰的石墨作為負(fù)極，而是直接用金屬鋰作為負(fù)極。以金屬鋰替代嵌鋰的石墨可以明顯減輕負(fù)極材料的用量，從而極大地提高整個(gè)電池的能量密度。

　　固態(tài)電池還可以有效避免傳統(tǒng)電池，特別是傳統(tǒng)鋰電池可能會(huì)發(fā)生的各種危險(xiǎn)狀況。比如，傳統(tǒng)電池在大電流下工作可能產(chǎn)生鋰枝晶，鋰枝晶可能會(huì)刺破隔膜導(dǎo)致短路；電解液在高溫下可能會(huì)出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。固態(tài)電池可以很好地避免上述情況的發(fā)生。

　　國(guó)內(nèi)外固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼

　　固態(tài)電池作為一種新型的電池技術(shù)，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，具有優(yōu)秀的應(yīng)用前景。

　　固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)在歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)家均受到了很大重視，眾多知名企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)紛紛投入到固態(tài)電池的研發(fā)、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)。

　　相較這些國(guó)家，我國(guó)在固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上呈現(xiàn)出了政府引導(dǎo)、科研院校協(xié)助、企業(yè)資本發(fā)力的特點(diǎn)，充分突出了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。

　　2020年11月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》）。其中明確指出，要加快固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，這為我國(guó)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的政策后盾。

　　清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院物理研究所等研究院所響應(yīng)國(guó)家規(guī)劃，積極推動(dòng)固態(tài)電池技術(shù)的研究和科研工作。目前，中國(guó)科學(xué)院物理研究所研發(fā)出了能量密度達(dá)到每千克360瓦時(shí)、循環(huán)性達(dá)到800次以上的固態(tài)鋰離子電池。這款電池預(yù)計(jì)于今年年底裝車，投入實(shí)際使用。清華大學(xué)南策文院士、沈洋教授團(tuán)隊(duì)也在全固態(tài)鋰電池研究的方向上積極探索，成功研發(fā)出了迄今為止室溫下循環(huán)壽命最長(zhǎng)的全固態(tài)電池。

　　此外，眾多企業(yè)也開(kāi)始進(jìn)行固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化探索，它們研發(fā)出的相關(guān)試制品在具有較高能量密度的同時(shí)，在安全性測(cè)試中也表現(xiàn)優(yōu)秀。例如，蔚來(lái)控股有限公司憑借著其研發(fā)的150千瓦時(shí)的固態(tài)電池，有效地避免了自燃、爆炸等安全風(fēng)險(xiǎn)，在能量密度方面也顯著高于傳統(tǒng)鋰電池。寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司和上海汽車集團(tuán)股份有限公司等企業(yè)也不甘落后，積極參與到了固態(tài)電池的研發(fā)和生產(chǎn)中來(lái)。

　　（實(shí)習(xí)記者李詔宇編輯整理）