中國粉體網訊 固態電池是目前公認最具前景的新一代動力電池， 目前固態電池技術處于什么階段？商用市場已達到怎樣的規模？產業鏈又涉及到哪些領域？這些問題受到業內人士普遍關注。 2023年2月21-22日，由中國粉體網主辦的第四屆高比能固態電池關鍵材料技術大會在江蘇常州隆重召開，會議期間，我們邀請到了業內專家、學者，優秀企業家代表做客對話欄目，進行訪談交流。本期，我們邀請到的是北京理工大學的袁洪研究員。
袁洪，北京理工大學前沿交叉科學研究院特別研究員、預聘副教授。
主要從事能源存儲與轉化過程中的能源材料制備、能源化學機制以及產業應用等方面的研究。主要研究領域包括鋰離子電池、鋰硫電池、鋰金屬電池、固態電池以及其它新型可充電電池。
哪種鋰合金負極材料體系比較有前途？
鋰硫電池中，由于金屬鋰負極易產生鋰枝晶等問題，鋰合金負極被推到臺前。關于鋰合金負極材料體系中，哪種材料體系最有發展前景，袁洪研究員認為目前鋰合金負極還屬于一個比較前沿的話題，還有很多問題需要解決。
袁洪研究員表示，采用鋰合金負極最大的優勢就是抑制鋰枝晶的生長，但是對于實用體系來講，更多的是考慮電池整體的能量密度。鋰合金負極相比于金屬鋰負極，引入另外一種合金元素勢必會導致整體電池負極的比容量的降低。
他認為，如果說要考慮哪一種鋰合金負極能夠真正的用到鋰硫電池當中，這可能需要一種權衡。一方面，需要考慮鋰合金負極自身的比容量降低和帶來的電壓降；另外一方面，鋰合金負極中合金元素含量降低時還能不能起到穩定界面、抑制鋰枝晶生長的作用，同時鋰合金的脫嵌也伴隨著體積的變化。
如果說哪一種鋰合金負極更合適，目前鋰銀合金、鋰鋁合金、鋰鎂合金等都是很好的一類鋰合金負極。但是如果要真正使用的話，可能還需要做進一步研究來解決存在的一些其他問題。
（方形、圓柱、軟包）哪種形態最適配固態鋰硫電池？
目前已經量產的電池形態主要有方形電池、圓柱電池、軟包電池三種，目前哪種形態更適合固態鋰硫電池呢？對此袁洪研究員表示，現在應用于鋰硫電池更多的還是軟包，但這并不是說方形和圓柱它們不合適。
鋰硫電池負極用的是金屬鋰，鋰是一種很軟的材料，而方形、圓柱體系由于硬殼的束縛，對于較軟的金屬鋰不是特別有利，較大的壓力狀態下，可能會造成金屬鋰的蠕變、變形等。同時，由于硫單質密度較低、以及其自身的離子、電子絕緣性，硫正極往往需要做厚來保證電極的面容量，因此，當前階段對于鋰硫電池來講，需要卷繞和帶壓的圓柱或者方型電池可能還有更多的問題需要解決，而軟包則可能更適配鋰硫電池。
硅負極在固態電池中的應用潛質如何？
硅基負極材料因其具備高理論容量、低脫嵌鋰電位、環境友好、儲量豐富等優點，被視為最具潛力的下一代負極材料。當被問及硅基負極在固態電池中的應用潛質如何時，袁洪研究員表達了他的觀點：硅的比容量很高，比目前的石墨負極要高十多倍，所以從比容量、從電池能量密度的角度來講的話，硅是一種非常合適的材料。最近，美國加州大學圣地亞哥分校Shirley Meng教授在嘗試把微米硅負極應用到全固態電池體系中，獲得了極大的成功。
但袁洪研究員也提到了硅體積膨脹大、電子導率低等問題，他認為硅負極最終的發展，能夠應用到什么體系，還需要大家的共同努力。
干法電極工藝能否應用于固態電池的電極制備？
干法電極技術是一種無溶劑的生產技術，正負極都可以應用。其與傳統濕法電極制造的區別在于，濕法需要使用大量的有機溶劑，主要是NMP，還需要較多的粘結劑來增稠，再將漿料涂至金屬集流體上干燥成型。其整個過程復雜，能耗高，同時NMP也是一種有毒溶劑，其環境問題也不容忽視，NMP的回收、純化和再利用也將導致整個生產過程的能耗增加，而干法則不需要溶劑，直接將擠出的電極材料層壓到金屬集流體上形成成品電極，生產成本更低。
那么干法電極工藝能否應用于固態電池的電極制備呢？對此，袁洪研究員表示自己課題組也在做一些干法電極的嘗試。傳統的濕法電極工藝由于溶劑的蒸發，極片會存在開裂等問題，因此很難做高面容量的厚極片。而干法電極工藝由于沒有溶劑的揮發，環境友好，更適合做厚電極。此外在操作的靈活性以及節能方面都有優勢。所以袁洪研究員認為，干法電極工藝應該是電池工業一個重要的發展方向。
半固態電池，可能就是電動車的終點？
之前在網上有人說，半固態電池，可能就是電動汽車的終點。對此袁洪研究員表達了自己的看法，他認為半固態電池實際上是電池從液態到固態發展過程中的一個中間形態，是為了適應當前實際需求的一個折中妥協。
固態電池本身是為了追求更高的安全性。從安全的角度來考慮的話，半固態電池還是含有一部分有機液體溶劑，勢必還是會存在易燃、泄漏、起火、爆炸等安全問題。如果從電池本質安全的角度來考慮的話，袁洪研究員覺得全固態電池應當是電池發展的一個終極目標。因為它使用的是不可燃的全無機固體電解質，理論上固體電解質可以做的很薄。所以無論從安全方面還是從能量密度角度考慮，全固態電池都有非常大的優勢，也是目前研究的熱點領域。
（中國粉體網編輯整理/長安）
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