中國粉體網(wǎng)訊 2024年1月18日，由中國粉體網(wǎng)主辦的第五屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會在昆山成功召開。在會議期間，我們就固態(tài)電池相關(guān)的研究熱點(diǎn)、前沿技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化趨勢采訪了業(yè)內(nèi)多位專家學(xué)者。本期為您分享的是中國粉體網(wǎng)對安徽大學(xué)朱凌云教授的專訪。
朱凌云教授，現(xiàn)為安徽大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，海外引進(jìn)國家級專家，享受國務(wù)院政府特殊津貼。主要從事全固態(tài)鋰離子電池材料及其薄膜合成制備研究工作。近年來，主持和參與了國家和省部級電池材料相關(guān)科研項(xiàng)目20 余項(xiàng)，申請發(fā)明專利 40 余件，在固態(tài)電解質(zhì)和電池材料方面獲授權(quán)專利15件。
中國粉體網(wǎng)：請問，日本產(chǎn)業(yè)界為何更青睞硫化物固態(tài)電解質(zhì)這一路線？
朱教授：從技術(shù)上來講，不是說哪一個公司或者是哪一個國家更青睞于哪一種，是因?yàn)榱蚧锕虘B(tài)電解質(zhì)有自己的優(yōu)勢，比方說它跟聚合物電解質(zhì)相比，它的離子傳導(dǎo)率更高，跟氧化物的電解質(zhì)相比，它的加工性更好。基于這兩方面的優(yōu)勢，很多公司才注目于硫化物固態(tài)電解質(zhì)的研究。
另外，硫化物固態(tài)電解質(zhì)它的離子傳導(dǎo)率很高，它可以實(shí)現(xiàn)倍率充放，這個優(yōu)勢決定了汽車公司或者是動力電池的生產(chǎn)企業(yè)面向?qū)嶋H使用要求，而更注重于硫化物固態(tài)電池的研究及開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)。
中國粉體網(wǎng)：請問，制備硫化物固態(tài)電解質(zhì)的主要原料及核心工藝有哪些？
朱教授：目前，制備硫化物固態(tài)電解質(zhì)都是實(shí)驗(yàn)室的方法，實(shí)驗(yàn)室的方法其實(shí)很簡單，就是高能球磨的工藝，用的原材料有硫化鋰、硫化磷，再加上添加劑比方說氯化鋰這類的鹽或者是其他類的少量添加劑。從實(shí)驗(yàn)室制備這個角度來說，對環(huán)境要求比較高，但是制備工藝沒有太大的難度。
中國粉體網(wǎng)：如何提升硫化物固態(tài)電解質(zhì)粉體的穩(wěn)定性？
朱教授：提升穩(wěn)定性方面的研究，有很多老師、很多團(tuán)隊(duì)都在做，比方說空氣穩(wěn)定性，但是提升空氣穩(wěn)定性帶來的后果基本上都會影響到硫化物電解質(zhì)的其他性能比如離子傳導(dǎo)率�，F(xiàn)在的硫化物固態(tài)電解質(zhì)實(shí)際上還有很多需要解決的問題。
如果說面向未來，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定性研究可能會結(jié)合在硫化物電解質(zhì)薄膜的制造工藝中，在電解質(zhì)薄膜的生產(chǎn)過程中要求硫化物固態(tài)電解質(zhì)與高分子粘結(jié)劑或者是其他添加劑能夠更好的相互吻合可能是更好的一個方向。
中國粉體網(wǎng)：硫化物固態(tài)電池中高鎳三元正極為何需要改性？如何改性？
朱教授：高鎳三元正極實(shí)際上現(xiàn)在不只是在固態(tài)電池中需要改性，在液態(tài)電池里面它也會遇到問題，因?yàn)楦哝嚾龢O的制造過程中它表面會帶有殘堿，它在液態(tài)電池里也有一定的氧化層包覆，如三氧化二鋁或二氧化硅的包覆。
在固態(tài)電池中因?yàn)榱蚧锕虘B(tài)電解質(zhì)和高鎳三元正極粉末界面容易發(fā)生硫化反應(yīng)，所以在其兩者之間須有一個過渡層，保證硫化物和高鎳三元正極粉末之間不會直接接觸。這是固態(tài)電池中三元正極實(shí)現(xiàn)長循環(huán)的前提。我們現(xiàn)在一般都用鈮酸鋰在三元粉末表面沉積形成一個納米級的包覆層，控制這個過渡層的厚度，使其不阻礙高鎳三元正極粉末和硫化物電解質(zhì)之間的穩(wěn)定離子傳導(dǎo)。
中國粉體網(wǎng)：硫化物全固態(tài)電池的終極目標(biāo)是采用哪種正極、負(fù)極材料？距離這一目標(biāo)還有哪些關(guān)鍵難題待攻克？
朱教授：因?yàn)榱蚧锶虘B(tài)電池目前還沒有大批量的生產(chǎn)，包括日本在內(nèi)也只是小批量的生產(chǎn)，現(xiàn)階段小批量生產(chǎn)中用的基本上都是高鎳三元正極，負(fù)極現(xiàn)在都是用石墨或者是硅碳負(fù)極，終極目標(biāo)肯定是使用金屬鋰或高鋰含量的輕量化負(fù)極，因?yàn)橹挥羞@樣才能夠把固態(tài)電池的能量密度做高。研究目標(biāo)雖然有了，但是要走過這個階段還有很多的困難要解決，其中金屬鋰和硫化物電解質(zhì)的界面反應(yīng)問題是我們所需要解決的最主要的一個難點(diǎn)。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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