登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
“全固态电池指的是没有任何的离子液体、胶体或液体成分在其中。”李巨对 DeepTech 表示,“针对固态电池的研究,比如对锂金属电极和固态电解质等方向,我们已经做了许多的工作。但这些努力一直面临着许多问题。”
最大的问题之一,是在电池充满电时,原子会在锂金属内部积聚,从而使其膨胀。然后,随着电池的使用,金属在放电过程中又会再次收缩。这种金属尺寸的反复变化类似于人呼吸时的胸腔变化,会让固体难以保持长期稳定的接触,并加大了固体电解质破裂或分离的可能。
困扰研发的另一个问题则是,此前提出的固体电解质在与高反应性的锂金属接触时,化学稳定性都很差。它们通常会随着时间的推移而缓慢降解。
在尝试克服这些问题的过程中,过往研究者更多地聚焦在设计对锂金属绝对稳定的固体电解质材料上,但事实证明这非常困难。与之前的研究不同,李巨的研究团队另辟蹊径,采用了一种不同寻常的设计方式。他们利用了两类与锂接触时化学性质绝对稳定的材料——“混合离子电子导体”(MIEC)”和“电子和锂离子绝缘体”(ELI)。
固体从导离子和导电子性质上看,可以分为四类,即金属(导电子、不导离子),固态电解质(不导电子、导离子),MIEC(导电子、导离子),ELI(不导电子、不导离子)。“从电化学稳定性和机械稳定性考虑,我们发现全固态电池必须用到所有这四类。”李巨强调说。此外,ELI 的作用是隔绝 MIEC 轨道与固态电解质,并把 MIEC 轨道牢牢固定在固态电解质中。
研究人员开发出一种六边形的 MIEC 管蜂窝状阵列的三维纳米结构,并在该结构中的一部分注入了固态锂金属以形成电池的一个电极,但每根管内都留有多余的空间。当锂在充电过程中膨胀时,它会在依然保持其固态晶体结构的同时,还可以像液体一样流入管内部的空白区域。这种流动被完全限制在蜂窝状结构之中,既能在充电引起膨胀时减轻压力,又不会改变电极的外部尺寸或电极与电解质之间的边界。ELI 也如李巨教授解释得一般,是 MIEC 外壁和固体电解质层之间的关键机械粘合剂。
“我们设计的这种结构,可以提供像蜂巢一样的三维电极。”李巨说,“该结构的每一根管子里的空隙都允许锂‘蠕动’进入管子。这样一来,它就不会积聚应力以致固态电解质破裂。这些管中的锂在膨胀和收缩,往返的进出,有点儿像汽车发动机里的活塞在气缸中一样。因为这种结构是按纳米级尺寸建造的(管子的直径约在 100 纳米到 300 纳米之间,高度为数十微米),所以结果就像台具有 100 亿个活塞的发动机,以金属锂作为工作流体。”
目标:更轻、更便宜、更安全
事实上,在锂电池领域的研究有许多不同的方向。简单来说,有坚持在当下锂电池基础上优化的,有采用液态电解质研发新型锂金属电池的,还有一些属于 “半固态电池” 的研究——通常是指一侧电极采用固态电解质,而另一侧电极仍用液态电解质。但尝试半固态电池的,更多的是出于快速商业应用考虑,比如丰田将目标定于研发电车用的全固态电池,但也表示会从 “半固态电池” 开始逐步进入市场。
业内人士预计固态电池的产业化会和三元锂电池的技术发展路线一样,将会分为几个阶段,不会一蹴而就。其需要在技术上不断突破,并且持续降低成本,才可能最终走出实验室,得以广泛应用。一旦实现,从理论上讲,全固态电池可以替代几乎目前所有的锂离子电池,从手机到笔记本电脑,再到电动汽车。其作为下一代电池的代表,全固态电池在未来有望大幅提升电车的续航里程,真正推动电动汽车的大规模普及。
对于固态电池的整体发展,李巨表示:用离子液体或胶体的 “半” 固态电池,距离产业化已经很近了。而全固态电池,如果是针对车辆这类大电流的应用,我个人认为距离工业规模化还比较远。还需要进一步提升技术并且控制成本。
尽管有很多其他的研究团队也在研究所谓的固态电池,但这些系统中的大多数实际上在某些液体电解质与固体电解质材料混合的情况下工作的更好。“但我们的研究,一切都是实实在在的固体,里面没有液体或凝胶。而且据我们所知,该结构设计的性能在全固态电池里面是出类拔萃的。”李巨说。
在设计时需要的 MIEC 和 ELI 都是热力学上对锂金属绝对稳定的。李巨表示,这种 MIEC 材料的选择有很多,ELI 材料的选择也有三十几种。这些蜂窝状的 100 纳米 MIEC 轨道保证了锂金属不会脱离电接触和离子接触,不会形成“死锂”,也不会有副反应形成钝化膜。“ELI 的‘根’或者说涂层,把 MIEC 轨道固定在了固态电解质层里。”
而在此之前,研究团队也面临着很大的挑战。“MIEC 轨道是不能直接和固态电解质接触的,因为在充电时界面上会析出锂金属;而锂金属又非常软,所以稍有一点点应力,MIEC 轨道就会从固态电解质里面被拔出来。”李巨说,“为解决这个问题,我们做了非常多的尝试。”
如今的设计让整个固态电池在使用周期中可以保持机械与化学稳定性。“我们已经通过实验证明了这一点。我们让测试设备进行了 100 次原位充放电循环,在此期间原位透射电镜下没有发现任何固体管道破裂。”论文的第一作者陈育明和王自强补充道。
在相同的储电容量下,李巨团队的新设计可以制造出更安全的电池,并且负极重量仅为传统锂离子电池负极的 1/4。而如果将这种新型的负极结构与另一种轻型电极(正极)的新设计理念相结合,则可能会大幅度降低锂离子电池的总体重量。团队希望未来能让智能设备每三天充电一次,同时也不会让其本身变得更加笨重。
而对正极的研究也正是李巨领导的另一个团队正在进行的项目,该团队更早时间在《自然 · 能源》杂志上发表了一篇论文,其描述了一个新颖的更轻型的正极设计。这种正极材料设计将大幅减少此前对过渡金属,比如镍和钴的使用(这两种金属既昂贵又有毒)。其反而更多地依靠氧的氧化还原能力,因为氧要轻得多,也更丰富。
但在反应过程中,氧离子变得更具有流动性,这可能导致它们从正极粒子中逃逸。研究人员用熔融盐对高温表面进行处理,在富含锰和锂的金属氧化物颗粒表面形成一层保护层,从而大大减少了氧的损失。目前,该团队制造的设备还属于小型的实验室规模,但李巨表示:“我希望可以迅速扩大规模。其所需的材料(大部分为锰)比其他系统使用的镍或钴要便宜得多,因此这些正极的成本最低可达传统正极的 1/5。”
在采访的最后,谈及与 “足够好” 老爷子古迪纳夫的合作,李巨表示:“我的实验组与 Goodenough 先生共同发表过两篇文章,能和老先生合作是我们的荣幸。”
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星售电网获悉,7月4日,内蒙古自治区人民政府发布关于推进产品碳足迹标识认证工作的实施意见。文件明确,按照成熟一批推进一批、持续完善的原则,自治区统一发布产品目录,分阶段拓展至新能源、稀土、冶金、化工、大数据、农牧等领域的重点产品,突出重点产品绿色电力消费认证,鼓励使用绿电替代传
北极星储能获悉,7月10日,中国汽车动力电池产业创新联盟中国汽车动力电池产业创新联盟发布2025年6月动力电池月度信息。产量方面:。6月,我国动力和其他电池合计产量为129.2GWh,环比增长4.6%,同比增长51.4%。1-6月,我国动力和其他电池累计产量为697.3GWh,累计同比增长60.4%。销量方面:6月,我国
北极星储能网获悉,7月4日,深圳坪山区人民政府发布《深圳市坪山区落实“双碳”战略进一步推动新能源产业高质量发展的若干措施》。其中指出,支持企业建设新型电池及储能、充电设施、光伏、氢能、智能电网和综合能源服务等领域中试生产线,对项目总投资额(不含土建)在500万元以上的,按设备投资额的1
7月10日-12日,金时科技亮相2025中国智慧能源大会暨电力储能技术与应用装备展览会(成都世纪城新国际会展中心·3号馆E10展位),展示其核心技术成果与全场景储能解决方案,助力新型电力系统构建与能源低碳转型。核心技术:超级电容与锂电混合储能架构金时科技自主研发的“超级电容与锂电混合储能架构”
北极星储能网获悉,7月10日,恩捷股份在2025年半年度业绩预告中表示,2025年1月1日至2025年6月30日间,归属于上市公司股东的净利润亏损8,265.00万元-10,735.00万元,扣除非经常性损益后归属于上市公司股东的净利润亏损8,320.00万元-10,790.00万元,基本每股收益亏损0.09元/股-0.11元/股,整体业绩预计
近日,由康富国际租赁股份有限公司战略投资、兴能电力建设有限公司承建EPC总承包的湖南株冶有色金属有限公司大型储能项目,正式宣告成功并网运行。此项目为全国已并网单体装机容量最大的磷酸铁锂电池工商业储能项目,项目建设规模达88MW/163.68MWh,犹如在株冶有色的厂区内,悄然布下了一座由22套高效4
北极星储能网讯:7月7日,中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司发布2则广东华电汕尾大容量高安全的半固态锂电池#x2B;钠电池混合储能招标公告,该项目位于广东汕尾陆丰市。合计采购规模为200MW/400MWh。其中半固态磷酸铁锂电池,高压级联全液冷储能系统195MW/390MWh;钠离子电池,低压组串式储
继四川省雅江市探矿取得进展后,湖南省郴州市也探获一超大型锂矿床。湖南省自然资源厅7月8日披露,湖南省郴州市临武县鸡脚山矿区已探获超大型蚀变花岗岩型锂矿床,共提交锂矿石量4.9亿吨,氧化锂资源量131万吨。同时,该矿产伴生铷、钨、锡、铌、钽等多种战略矿产,均达中型以上规模。能源资源安全是关
7月8日,池州海螺新能源有限公司发布池州海螺6MW24MWh储能系统招标公告,项目位于安徽省池州市,投标人负责6MW/24MWh储能系统、舱室内部电缆及接线,一二次舱及内部设备供货、站用变等设备供货,调试、试验试运行、同时负责所提供系统售后服务。要求近3年(2022年1月1日以来,以合同签订时间为准)供应
北极星储能网获悉,7月8日,璞泰来在投资者互动平台上披露业务布局情况。在半固态电解质膜方面,半固态电池生产仍需要采用湿法+涂覆的工艺,但工艺参数要求和技术难度更高,公司已有相应的技术和产能储备。公司产品在340Wh/kg高硅碳体系、400Wh/kg锂金属体系中,Ah级别电芯1C充电倍率循环已达到约500周
我国固态电池再获里程碑式进展。近日,由奇瑞参股的安徽安瓦新能源宣布,其自主研发的GWh级新型固态电池生产线首批工程样件成功下线。至此,我国目前的GWh级固态电池生产线有望增至7条,并且超过30条固态电池中试线几乎齐头并进。这些项目的推进,一方面标志着国内固态电池产业快速发展,另一方面已预
北极星储能网获悉,7月4日,深圳坪山区人民政府发布《深圳市坪山区落实“双碳”战略进一步推动新能源产业高质量发展的若干措施》。其中指出,支持企业建设新型电池及储能、充电设施、光伏、氢能、智能电网和综合能源服务等领域中试生产线,对项目总投资额(不含土建)在500万元以上的,按设备投资额的1
北极星储能网获悉,7月9日,豪鹏科技在投资者关系活动记录表中表示,公司固态电池战略聚焦消费电子需求痛点——在极致空间内实现高安全、高能量密度、高倍率及长寿命等性能。主要面向AI+端侧新兴市场需求下的应用场景,此外兼顾如机器人、低空等领域需求。公司已完成高安全性半固态电池的验证,并已接
北极星储能网讯:7月7日,中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司发布2则广东华电汕尾大容量高安全的半固态锂电池#x2B;钠电池混合储能招标公告,该项目位于广东汕尾陆丰市。合计采购规模为200MW/400MWh。其中半固态磷酸铁锂电池,高压级联全液冷储能系统195MW/390MWh;钠离子电池,低压组串式储
继四川省雅江市探矿取得进展后,湖南省郴州市也探获一超大型锂矿床。湖南省自然资源厅7月8日披露,湖南省郴州市临武县鸡脚山矿区已探获超大型蚀变花岗岩型锂矿床,共提交锂矿石量4.9亿吨,氧化锂资源量131万吨。同时,该矿产伴生铷、钨、锡、铌、钽等多种战略矿产,均达中型以上规模。能源资源安全是关
近日,北京恩力动力技术有限公司(下文简称“恩力动力”)与宁波均普智能制造股份有限公司(下文简称“均普智能”)正式签署战略合作谅解备忘录。此举标志着双方将围绕被视为下一代电池技术核心的固态电池等前沿领域,建立深度战略合作伙伴关系,共同把握全球新能源产业升级的巨大机遇,并加速全球市场
北极星储能网获悉,7月9日消息,广州车展奇瑞猎风概念车首发,搭载800V全固态电池。据了解,搭载的固态电池为鲲鹏固态电池,能量密度400Wh/kg,6分钟快充可续航1000公里,零下30度续航可达1500公里。据奇瑞官方消息,2026年装车,2027年大规模上市。
北极星储能网获悉,7月8日,璞泰来在投资者互动平台上披露业务布局情况。在半固态电解质膜方面,半固态电池生产仍需要采用湿法+涂覆的工艺,但工艺参数要求和技术难度更高,公司已有相应的技术和产能储备。公司产品在340Wh/kg高硅碳体系、400Wh/kg锂金属体系中,Ah级别电芯1C充电倍率循环已达到约500周
北极星储能网获悉,7月8日,西高院在投资者互动平台上表示,核电领域,公司大力开展研究开发,公司主导的核电领域科技成果顺利通过中机联行业鉴定,实现了核电领域的高压限流熔断器产品的技术突破。新能源领域,公司主要开展风电、光电、储能等新能源设备的检测业务,已建成7.5MW大容量光储变流器电性
我国固态电池再获里程碑式进展。近日,由奇瑞参股的安徽安瓦新能源宣布,其自主研发的GWh级新型固态电池生产线首批工程样件成功下线。至此,我国目前的GWh级固态电池生产线有望增至7条,并且超过30条固态电池中试线几乎齐头并进。这些项目的推进,一方面标志着国内固态电池产业快速发展,另一方面已预
北极星碳管家网获悉,7月7日,天津市工业和信息化局天津市委网信办天津市发展改革委天津市科技局天津市财政局发布关于修订印发天津市推动制造业高质量发展若干政策措施实施细则的通知。内容指出,支持工业企业高质量投资,给予最高5000万元支持;推进产业基础再造,给予最高3000万元支持。全文如下:市
电池的研发与设计创新模式,正在被重构。中国科学院院士欧阳明高曾预测,锂电下一个十年的技术竞争核心在于材料,而人工智能(AI)正在改变材料的研发范式。欧阳明高院士这一预测,正在被一家有着深厚电池基因和AI技术能力的企业变为现实。(文章来源:电池中国)今年4月底,SESAICorporation(简称“S
7月7日,国家发展改革委发布《关于促进大功率充电设施科学规划建设的通知》,从多维度明确发展方向。政策要求结合地方经济、新能源汽车推广及电力资源分布,以“即充即走”场景为核心,科学布局大功率充电设施;省级部门需联合制定发展目标与专项规划,优先明确高速公路服务区建设计划,对重大节假日利
北极星储能网获悉,7月8日,璞泰来在投资者互动平台上披露业务布局情况。在半固态电解质膜方面,半固态电池生产仍需要采用湿法+涂覆的工艺,但工艺参数要求和技术难度更高,公司已有相应的技术和产能储备。公司产品在340Wh/kg高硅碳体系、400Wh/kg锂金属体系中,Ah级别电芯1C充电倍率循环已达到约500周
我国固态电池再获里程碑式进展。近日,由奇瑞参股的安徽安瓦新能源宣布,其自主研发的GWh级新型固态电池生产线首批工程样件成功下线。至此,我国目前的GWh级固态电池生产线有望增至7条,并且超过30条固态电池中试线几乎齐头并进。这些项目的推进,一方面标志着国内固态电池产业快速发展,另一方面已预
电池的研发与设计创新模式,正在被重构。中国科学院院士欧阳明高曾预测,锂电下一个十年的技术竞争核心在于材料,而人工智能(AI)正在改变材料的研发范式。欧阳明高院士这一预测,正在被一家有着深厚电池基因和AI技术能力的企业变为现实。(文章来源:电池中国)今年4月底,SESAICorporation(简称“S
北极星储能网获悉,7月8日,上海洗霸在关于参与竞拍有研稀土新材料股份有限公司硫化锂业务相关资产的公告中表示,公司积极布局新能源领域,推动固态电池先进材料业务发展。为满足发展需求,公司计划在董事会决策范围内参与竞拍有研稀土公开挂牌转让的硫化锂业务相关资产。2025年6月25日,有研新材料股
北极星储能网获悉,7月5日消息,奇瑞固态电池研究院目前已有约50人规模,以博士为主,目前仍在市面上搜罗人才。据报道,目前为止,奇瑞固态电池研究院并没有固态电池研发的技术领军人物入驻,奇瑞仍在四处挖猎。“年底计划要扩招到接近百人。电解质、电芯、工艺、设备,基本都在招。”在技术路线上,报
固态电池产业化进程不断提速,“容易量产”的半固态电池已经装车,不少企业都在大力加码。近期,福田汽车对外表示,半固态电池已经批量应用于该公司自主开发的24V启动锂电,被装配在其全平台电动轻卡上。冠盛股份也表示,该公司半固态电池量产线主要产品为电芯及系统,达产后年产量约210万支,目前项目
北极星储能网获悉,7月3日消息,内蒙古建亨奥能科技有限公司720V高压固态钠盐电池正式量产。建亨奥能三期项目总投资35亿元,分三期建设。一期投资5亿元,建设系统集成装配一体化项目,总产能300MWh,可实现产值10亿元/年;二期投资12亿元,建设陶瓷电芯及全产业链项目,形成1.5GWh规模生产能力,累计可
北极星储能网获悉,2025年7月1日,国家石墨烯联盟在上海石墨烯应用科技孵化园举行新闻发布会,宣布全球首创石墨烯全固态电池即将大规模量产。技术优势能量密度高:与传统电池相比,石墨烯全固态电池具备更高的能量密度,可使电动汽车续航里程大幅提升,有望突破2000公里,为电动汽车、储能系统等领域带
近日,吉林省工业和信息化厅针对省政协十三届三次会议W296号委员提案《关于扶持固态电池产业快速发展的建议》正式作出答复。固态电池作为新能源领域的重要发展方向,其发展对于推动吉林省产业升级、实现经济高质量发展具有重大意义。此次答复聚焦产业布局、创新协同、资源整合、龙头企业培育以及开放合
作者:贺瑞璘1张通1吴镓淳1王朝阳3邓永红1张光照1许晓雄2单位:1.南方科技大学材料科学与工程系2.南方科技大学创新创业学院3.华南理工大学材料学院引用本文:贺瑞璘,张通,吴镓淳,等.骨架型材料与设计在高比能锂电池中的应用研究进展[J].储能科学与技术,2025,14(5):1758-1775.DOI:10.19799/j.cnki.2095
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!