【會議報告】全固態電池正極材料及固態電解質設計及產業生產

固態電池的發展方向是更高能量密度、更高的循環次數、充電速度更快、溫度適應性更好、安全性更高、降低成本、更加環保等。對應到正極材料上就是高電壓平臺的正極材料，全固態電池正極材料的設計是提升電池性能的關鍵之一。

目前，正極材料主要面臨的問題包括體相問題和界面問題。

在鋰離子電池中，大多數正極電極材料在嵌鋰/脫鋰過程中會經歷相變、晶格膨脹/收縮和結構變化，導致充放電后材料的體積會有所變化。尤其在固態電池中，固態電解質與電極顆粒為剛性接觸，對電極材料的體積變化更為敏感，循環過程中容易造成電極顆粒之間以及電極顆粒與電解質接觸變差甚至產生裂紋，反復的膨脹和收縮導致界面接觸的不穩定，將會發生如變形、粉化、集流體與電極顆粒之間脫落等現象，進而導致電池電化學性能的衰減。此外，固體電解質還會在與正極接觸的界面處反應生成復雜的界面膜，增加電荷轉移阻抗。

針對材料存在的顆粒開裂、充放電體積伸縮膨脹的問題，可通過高熵摻雜、燒結工藝、特殊結構前驅體等方法實現對材料的改善；針對材料存在的殘鋰、副反應、元素相互擴散、空間電荷層等問題，可以通過燒結控制、溶液洗滌、包覆物質篩選、包覆物質合成等方法實現對改善。

固態電解質方面，全固態電池通過取代易燃和高反應性的有機液態電解質從而實現更安全的電化學儲能。聚合物、氧化物、硫化物是目前固態電池三大類固體電解質。其中氧化物固態電解質綜合性能好，國內走這一路線的企業最多。

產業生產方面，氧化物固態電解質制備方法包括固相法、液相法、溶膠凝膠法、共沉淀法等，其中固相法成本低，為目前LLZO的主流生產方式；LATP涂覆需要納米化，因此液相法為主流生產方式。

廈鎢新能針對氧化物技術路線開發出鋰鑭鋯氧和磷酸鈦鋁鋰兩種電解質。在2020年實現了第一代LLZO產品開發，2021年完成LATP產品開發，2023年實現了第二代LLZO產品開發，預計2024年將實現第三代產品開發。產業生產方面，目前，廈鎢新能已建立固態電解質轉化生產車間，并解決了放大生產工藝問題。

針對固態電池相關的技術、材料、市場及產業等方面的問題，中國粉體網將于2024年9月5-6日在常州舉辦第六屆高比能固態電池關鍵材料技術大會。為致力于固態電池技術開發的企業，科研院校，以及電動車、儲能、特種應用等終端企業提供信息交流的平臺，開展產、學、研合作，共同推動行業發展。屆時，來自廈門廈鎢新能源材料股份有限公司的全固態首席工程師鄭寶林將作題為《全固態電池正極材料及固態電解質設計及產業生產》的報告。

參考來源：電池工業網、華泰證券《新能車前沿技術之七：固態電池》等

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