固態鋰金屬電池或為下一代動力電池方向 寧德時代已投入研發

12月17日，第七屆全球新能源汽車大會（GNEV7）在北京中國大酒店開幕。在下午舉行的“動力電池：全球競爭格局與下一代技術”分論壇上，當代安培科技股份有限公司研發經理郭永生以“動力電池的下一代固態鋰金屬電池技術”為主題進行了演講，并介紹了當代安培科技有限公司。，有限公司正在投資研發。

郭永生，當代安培科技股份有限公司研發經理

郭永生介紹，當代安培科技股份有限公司在動力電池下一代技術方面有一定布局，在固態電池方面做了很多探索和思考。為什么當代安培技術有限公司要生產固態鋰電池？傳統鋰電池的陰極是石墨，極限密度分別為270和280kwh/kg。下一代技術的陰極是硅。通過引入這一點，能量密度可以達到300kwh/kg，極限為350kwh/kg。350之后將使用什么？鋰可能是負極，這并不是一個新的話題。它已經有70或80年的研究歷史，因此鋰金屬在傳統的液體電解鏈中面臨著巨大的挑戰。

那么，要解決鋰金屬面臨的挑戰，就必須使用固態。為了制造固體鋰金屬電池，可以使用鋰金屬和高壓材料，同時，它們與安全可行的選擇相兼容。這是當代安培技術有限公司目前正在開發的未來布局。事實上，每個人都熟悉固態電池，包括學術界和工業界。固態電池可分為三代。第一代是用電解質取代傳統的鋰離子電池。這種優勢并不明顯，因為用固態電池取代它們后，能量密度和體積能量密度都低于現有的傳統鋰離子，正負極片也需要有它們。第二代是用鋰金屬代替負極，用傳統的正極材料代替正極，可以使用高壓，然后下一代，因為負極使用鋰，正極材料可以使用無鋰材料，硫和其他無鋰材料可以嘗試，使得能量密度將具有進一步提高的空間。

在郭永生引入當代安培科技有限公司生產固態電池之前，他對世界各地生產固態電池的企業進行了調查。可以看出，一些大公司生產固態電池，而且都在歐洲和美國。主要是鋰金屬和傳統的正負極材料企業在做。固體電解質有三種，一種是主要的聚合物，另一種是氧化物，然后是硫化物。作為一種固態電池，三重固體電解質主要是鋰離子的電導率，而傳質是關鍵，因為鋰離子電導率本身就有著非常重要的關系。郭永生介紹了這三種固態電池在整個行業的研究進展。

首先，在聚合物方面，2011年，這家法國聚合物公司在倫敦投資了一輛裝有固態電池的汽車。這輛車也是一輛試運營的出租車。該電池使用PEO型聚合物，這是其財產之一，即功耗降低水平超過1300周。當代安培科技有限公司幾年前也做了一些研究。使用稍大的電池，電池可以實現80%，約600次循環，并且還實現了整體安全性能。因此，固態性能的安全性，無論是切割還是彎曲，都不是什么大問題，這就是為什么它是制造固態電池的重要因素。

聚合物面臨著巨大的挑戰，主要問題是低溫下的離子電導率，而室溫下的離子導電率相對較低，這導致只有磷酸鐵可以用作正極，這將導致整體能量密度與現有的傳統鋰離子相比沒有優勢，這是聚合物所面臨的問題。

目前，有許多初創公司涉及氧化物，包括美國的Sakti3，尤其是Sakt……

實驗室。他們擁有的氧化物被用作薄膜固態電池，這是非常成功的。薄膜固態電池可以保持數萬周的恒定，但這款Sakti3只是將薄膜電池層層堆疊。當代安培技術有限公司認為這基本上是不可能的，而且薄膜電池的成本非常高。這種用作電動汽車的純氧化物也有問題，因為它本身的氧化物離子電導率低。另一個問題是當使用氧化物作為固體電解質時如何解決界面問題。如果傳統的陰極材料是陶瓷，氧化物也是陶瓷，并且兩者都很硬，那么如何確保這兩種非常硬的東西之間的完全接觸界面是一個非常大的挑戰。

還有一種相對重要的硫化物固態電池，它是相對先進的。他們還生產了一些自行車和物流車，這些車已經在使用。使用硫化物有一些優點。與前兩種相比，一種是合適的導熱系數相對較高。與傳統電解質相比，另一個是電解窗口相對較高，可以實現此處無法使用的陰極材料。此外，與鋰金屬的相容性相對較好。硫化物并不是沒有問題，但它的挑戰也很大。眾所周知，固態電池是一個巨大的挑戰。

當代安培技術有限公司的固態電池解決方案是保護陰極材料，從而提高兼容性。此外，對于固體電解質本身來說，硫化物對空氣很敏感，這將對其制造過程構成巨大挑戰。這是當代安培技術有限公司必須解決的第一個問題，通過改進自身可以顯著提高空氣中的穩定性。目前，當代安培科技有限公司生產的鋰金屬固態電池可使用300周以上，即82%。目前，這也是一個很好的結果，這證明了這種固體鋰金屬電池是可能的。

同時，在研發過程中，當代安培科技有限公司也在關注固態電池的制造。固態電池的整個制造過程與傳統的鋰離子制造過程完全不同，每一步都需要新設備和新技術，因此當代安培技術有限公司也在同時開發該工藝。

郭永生最后得出結論，固體鋰金屬電池是一種可能的下一代電池，它可以確保高能量密度和安全性。當代安培科技有限公司也在固態鋰電池的研發上投入了大量資金，也在開發固態電池的制造工藝。目前，固態電池仍處于非常早期的研發階段，因此需要更多的同事進行交流，共同推動電池技術的發展。12月17日，第七屆全球新能源汽車大會（GNEV7）在北京中國大酒店開幕。在下午舉行的“動力電池：全球競爭格局與下一代技術”分論壇上，當代安培科技股份有限公司研發經理郭永生以“動力電池的下一代固態鋰金屬電池技術”為主題進行了演講，并介紹了當代安培科技有限公司。，有限公司正在投資研發。

郭永生，當代安培科技股份有限公司研發經理

郭永生介紹，當代安培科技股份有限公司在動力電池下一代技術方面有一定布局，在固態電池方面做了很多探索和思考。為什么當代安培技術有限公司要生產固態鋰電池？傳統鋰電池的陰極是石墨，極限密度分別為270和280kwh/kg。下一代技術的陰極是硅。通過引入這一點，能量密度可以達到300kwh/kg，極限為350kwh/kg。350之后將使用什么？鋰可能是負極，這并不是一個新的話題。它已經有70或80年的研究歷史，因此鋰金屬在傳統的液體電解鏈中面臨著巨大的挑戰。

那么，要解決鋰金屬面臨的挑戰，就必須使用固態。為了制造固體鋰金屬電池，鋰……

可以使用金屬和高壓材料，同時，它們與安全可行的選擇相兼容。這是當代安培技術有限公司目前正在開發的未來布局。事實上，每個人都熟悉固態電池，包括學術界和工業界。固態電池可分為三代。第一代是用電解質取代傳統的鋰離子電池。這種優勢并不明顯，因為用固態電池取代它們后，能量密度和體積能量密度都低于現有的傳統鋰離子，正負極片也需要有它們。第二代是用鋰金屬代替負極，用傳統的正極材料代替正極，可以使用高壓，然后下一代，因為負極使用鋰，正極材料可以使用無鋰材料，硫和其他無鋰材料可以嘗試，使得能量密度將具有進一步提高的空間。

在郭永生引入當代安培科技有限公司生產固態電池之前，他對世界各地生產固態電池的企業進行了調查。可以看出，一些大公司生產固態電池，而且都在歐洲和美國。主要是鋰金屬和傳統的正負極材料企業在做。固體電解質有三種，一種是主要的聚合物，另一種是氧化物，然后是硫化物。作為一種固態電池，三重固體電解質主要是鋰離子的電導率，而傳質是關鍵，因為鋰離子電導率本身就有著非常重要的關系。郭永生介紹了這三種固態電池在整個行業的研究進展。

首先，在聚合物方面，2011年，這家法國聚合物公司在倫敦投資了一輛裝有固態電池的汽車。這輛車也是一輛試運營的出租車。該電池使用PEO型聚合物，這是其財產之一，即功耗降低水平超過1300周。當代安培科技有限公司幾年前也做了一些研究。使用稍大的電池，電池可以實現80%，約600次循環，并且還實現了整體安全性能。因此，固態性能的安全性，無論是切割還是彎曲，都不是什么大問題，這就是為什么它是制造固態電池的重要因素。

聚合物面臨著巨大的挑戰，主要問題是低溫下的離子電導率，而室溫下的離子導電率相對較低，這導致只有磷酸鐵可以用作正極，這將導致整體能量密度與現有的傳統鋰離子相比沒有優勢，這是聚合物所面臨的問題。

目前，有許多初創公司涉及氧化物，包括美國的Sakti3，尤其是Sakti3Lab。他們擁有的氧化物被用作薄膜固態電池，這是非常成功的。薄膜固態電池可以保持數萬周的恒定，但這款Sakti3只是將薄膜電池層層堆疊。當代安培技術有限公司認為這基本上是不可能的，而且薄膜電池的成本非常高。這種用作電動汽車的純氧化物也有問題，因為它本身的氧化物離子電導率低。另一個問題是當使用氧化物作為固體電解質時如何解決界面問題。如果傳統的陰極材料是陶瓷，氧化物也是陶瓷，并且兩者都很硬，那么如何確保這兩種非常硬的東西之間的完全接觸界面是一個非常大的挑戰。

還有一種相對重要的硫化物固態電池，它是相對先進的。他們還生產了一些自行車和物流車，這些車已經在使用。使用硫化物有一些優點。與前兩種相比，一種是合適的導熱系數相對較高。與傳統電解質相比，另一個是電解窗口相對較高，可以實現此處無法使用的陰極材料。此外，與鋰金屬的相容性相對較好。硫化物并不是沒有問題，但它的挑戰也很大。眾所周知，固態電池是一個巨大的挑戰。

當代安培技術有限公司的固態電池解決方案是保護陰極材料，這可以提高兼容性……

此外，對于固體電解質本身來說，硫化物對空氣很敏感，這將對其制造過程構成巨大挑戰。這是當代安培技術有限公司必須解決的第一個問題，通過改進自身可以顯著提高空氣中的穩定性。目前，當代安培科技有限公司生產的鋰金屬固態電池可使用300周以上，即82%。目前，這也是一個很好的結果，這證明了這種固體鋰金屬電池是可能的。

同時，在研發過程中，當代安培科技有限公司也在關注固態電池的制造。固態電池的整個制造過程與傳統的鋰離子制造過程完全不同，每一步都需要新設備和新技術，因此當代安培技術有限公司也在同時開發該工藝。

郭永生最后得出結論，固體鋰金屬電池是一種可能的下一代電池，它可以確保高能量密度和安全性。當代安培科技有限公司也在固態鋰電池的研發上投入了大量資金，也在開發固態電池的制造工藝。目前，固態電池仍處于非常早期的研發階段，因此需要更多的同事進行交流，共同推動電池技術的發展。

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