中國粉體網訊 傳統的鋰離子電池的質量能量密度提升已經遇到了瓶頸，而且鋰離子電池在高溫和濫用條件下的安全問題突出。與液態電解質不同，固態電解質材料硬度高，具有一定的機械強度，對鋰枝晶的生長有重要的抑制作用，鋰金屬在固態電池中可作為電極，因此可以大幅提升電池的能量密度。
因此，發展固態電池技術是一條必經之路，其產業化大規模應用進度備受全社會關注。
近日，美國兩家企業將先進陶瓷技術運用到固態電池開發中，取得了重大技術突破，引起了行業熱議。
Ion Storage Systems：陶瓷基板技術
據《華爾街日報》報道，美國初創企業Ion Storage Systems已開始生產固態電池，向潛在客戶發貨測試，包括美國國防部和多家未具名的電子產品制造商。報道稱，該公司采用獨特的陶瓷基板技術，其固態電池的能量密度比傳統鋰離子電池高出50%，還顯著加快了充電速度，并且幾乎消除了起火風險。
據悉，為了突破固態電池技術中的“呼吸”效應導致的開裂問題，Ion Storage Systems借鑒了馬里蘭大學材料科學家Eric Wachsman及其博士生Greg Hitz的研究成果，將氫燃料電池中使用的多孔陶瓷基板技術應用到鋰離子電池中，創造出了一種三層結構：鋰金屬、陶瓷層和金屬合金層。
Ion Storage Systems采用層狀復合陶瓷電解質（LLZO），其室溫離子電導率達1.2×10-3S/cm。通過納米級玻璃陶瓷界面層，界面阻抗從1000Ω・cm2降至50Ω・cm2以下，同時陶瓷層本身兼具機械強度（抗壓強度>200MPa）和化學穩定性，支持5C以上快充（12分鐘充至80%）。陶瓷層中的微孔能夠緩沖鋰在電池中移動時的膨脹和收縮，解決了傳統固態電池因“呼吸”效應導致的開裂問題，使其能夠像常規鋰電池一樣封裝在柔軟的箔袋中，制造工藝也與現有電池生產線高度兼容。
目前Ion Storage Systems獲得了美國能源部下屬高級研究計劃局-能源（ARPA-E）2000萬美元的規模化資助，以支持其產品制造和成本降低的初步步驟。
QuantumScape：采用陶瓷隔膜，熱處理速度提高25倍
據6月25日《科創板日報》報道，美國固態電池公司QuantumScape宣布，公司在陶瓷隔膜出現了技術突破，公司成功將Cobra隔膜制造工藝整合進基準電池產品生產中。
據稱，Cobra的熱處理速度比上一代提高約25倍，同時大大減小了薄膜的空間。該技術能夠顯著提高固態電池的效率。受此消息影響，6月25日美股QuantumScape盤中一度漲幅超過46%。
QS首席執行官Siva Sivaram博士表示：“團隊在推進Cobra技術方面取得了顯著進展，它體現了我們在擴大固態電池生產規模上的努力。通過大幅提升產能和縮小設備體積，Cobra為我們下一代電池技術的商業化提供了堅實路徑。”
聯合創始人兼首席技術官Tim Holme指出：“Cobra在陶瓷加工方面實現了跨越式創新，生產效率相比Raptor有顯著提升，而Raptor本身已較前一代工藝取得了重要突破。這一技術進步是我們實現吉瓦級高性能固態電池平臺市場化的關鍵。”
參考來源： 證券時報、科創板日報、集邦固態電池
（中國粉體網/山川）
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