固態(tài)電池一定是未來儲(chǔ)能電池的發(fā)展方向之一——專訪上海交通大學(xué)湯衛(wèi)平教授

2025年3月18日到19日，由中國粉體網(wǎng)主辦的2025全固態(tài)電池技術(shù)交流大會(huì)暨第一屆干法電極技術(shù)研討會(huì)在安徽蚌埠隆重召開，會(huì)議期間，我們邀請到了業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對話欄目，進(jìn)行訪談交流。本期為您分享的是中國粉體網(wǎng)對上海交通大學(xué)湯衛(wèi)平教授的專訪。

1、湯教授，您是怎樣看待未來固態(tài)電池的發(fā)展方向？

湯教授：我覺得從目前應(yīng)用角度來講，需要高比能的鋰電池，目前只有固態(tài)電池能達(dá)到高比能的性能，所以我覺得固態(tài)電池后續(xù)一定會(huì)有比較大的發(fā)展。那么，總體方向應(yīng)該是不變的，雖然現(xiàn)在一些關(guān)鍵技術(shù)上還需要去突破，但是，我覺得在發(fā)展方向上，固態(tài)電池一定是未來儲(chǔ)能電池的一個(gè)方向。

2、湯教授，此前您在我平臺(tái)舉辦的大會(huì)中首次報(bào)道了LLP固態(tài)電解質(zhì)，與之相比，此次報(bào)道的LLPO固態(tài)電解質(zhì)有哪些性能優(yōu)勢？

湯教授：我們此前報(bào)道的是Li₃Zr₂Si₂PO₁₂（LZSP）固態(tài)電解質(zhì)，是一種新型的固態(tài)電解質(zhì)，它具備一些非常好的特點(diǎn)，我們也對其做了非常深入的研究。

本次會(huì)議上，我講了在發(fā)明LZSP固態(tài)電解質(zhì)后續(xù)應(yīng)用方面的一些工作，在此基礎(chǔ)上，我們又發(fā)現(xiàn)了一種新的固態(tài)電解質(zhì)——磷酸鑭鋰Li₃La(PO₄)₂（LLP），它是一種低楊氏模量的氧化物固態(tài)電解質(zhì)，具備一定的柔性。它是一種非常少見的且穩(wěn)定的氧化物類低楊氏模量材料，這種材料的楊氏模量跟硫化物相似，我們使用與硫化物同樣的方法制備了全固態(tài)電池，該電池與硫化物固態(tài)電池非常相似，所以我對LLP材料也是充滿了信心。LZSP固態(tài)電解質(zhì)的楊氏模量比較高，一般應(yīng)用在半固態(tài)電池中，我們期待LLP固態(tài)電解質(zhì)能夠應(yīng)用到全固態(tài)電池中。

3、湯教授，請您介紹一下低楊氏模量與固態(tài)電解質(zhì)的關(guān)系？楊氏模量是不是越低越好？

湯教授：楊氏模量反應(yīng)了固態(tài)電解質(zhì)的機(jī)械性能，楊氏模量低的材料會(huì)比較軟，從電池角度來講，軟的材料容易加工，致密化程度比較高，離子導(dǎo)電性比較高，所以楊氏模量低一點(diǎn)會(huì)比較好。

但是楊氏模量也不能太低，太低會(huì)對鋰枝晶的阻礙能力比較弱，由于固態(tài)電解質(zhì)本身具備一定的機(jī)械強(qiáng)度，可以抑制鋰枝晶的生長，假如說楊氏模量太低了，鋰枝晶有可能就會(huì)穿透固態(tài)電解質(zhì)，所以楊氏模量應(yīng)該取一個(gè)比較合適的值，大的不利于加工，低的會(huì)對阻隔鋰枝晶的生長不利，所以楊氏模量在20GPa前后是比較合適的值。

4、湯教授，請您介紹一下低楊氏模量固態(tài)電解質(zhì)材料的合成工藝。

湯教授：這是一個(gè)比較新的工藝，也是一個(gè)比較巧妙的構(gòu)思，使用的是離子交換的辦法。

在LZSP固態(tài)電解質(zhì)制備中也使用了離子交換的辦法，對于LLP材料，我們選擇的晶格常數(shù)更大，從框架來講，LLP的晶體框架比較大，由于大的框架在做離子交換時(shí)晶格會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，我們覺得該應(yīng)力可能是產(chǎn)生楊氏模量比較大的因素，所以離子交換方法可能是產(chǎn)生楊氏模量的很好的因素。我們目前在開發(fā)新的固態(tài)電解質(zhì)材料，就是低楊氏模量方面的固態(tài)電解質(zhì)材料。

5、湯教授，目前低楊氏模量固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)到了哪一步？應(yīng)用前景如何？

湯教授：我們研發(fā)的是低楊氏模量的氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料，因?yàn)榈蜅钍夏Ａ坎牧细鞣桨l(fā)現(xiàn)時(shí)間不長，包括中國科學(xué)院物理所的胡勇勝團(tuán)隊(duì)研發(fā)的鋰鋁氯氧材料也是才發(fā)現(xiàn)幾年，我們團(tuán)隊(duì)低楊氏模量材料是在近兩三年時(shí)間發(fā)現(xiàn)的，所以總體來講還處于研發(fā)的階段。目前產(chǎn)業(yè)化也在慢慢做，我們希望通過產(chǎn)業(yè)化把產(chǎn)量提高，這樣便于后面的一些驗(yàn)證。所以說，我們現(xiàn)在處于技術(shù)研發(fā)以及后續(xù)產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證的過程。

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