中国粉体网讯 近日，中国工程院战略咨询中心、科睿唯安（Clarivate Analytics）以及高等教育出版社在中国工程院联合发布《全球工程前沿2019》报告（以下简称“报告”）。 报告遴选出年度全球工程研究前沿93项和工程开发前沿94项，并对其中关键的28项研究前沿和28项开发前沿进行了详细剖析。高能固态锂电池入选机械与运载工程领域Top 10工程研究前沿。
目前广泛应用的液态锂电池在能量密度、安全性等关键指标已接近极限，进一步通过材料或工艺改良很难在关键性能上获得大幅度的提升，为了满足未来发展需要，必须发展新型储能器件。固态电池因采用固态电解质替代传统有机电液态解质，有效避免分子副反应的同时匹配高电压正极，且能选用更紧凑的结构模式，在安全性和能量密度等方面具有较高的潜在优势，被认为是最具有颠覆性影响的下一代化学电源。
报告指出固态电池前沿技术主要涉及到表/界面传质、匹配性关键材料、低界面阻抗制备技术、全寿命周期性能演化机理等前沿科学问题。表/界面传质与界面阻抗是影响固态电池技术的关键，未来主要是针对界面阻抗问题开发原位分析与表征技术；高比能匹配性关键材料包括高容量/高电压正极材料、高性能固态电解质以及高容量金属锂负极，是现阶段需要重点关注的领域；设计与材料匹配性的微界面、低阻抗制备工艺是解决量产化的关键；全寿命周期内电池性能衰减机理、材料体系演化途径等是固态电池健康状态评估与预测的关键。进一步开发基于长寿命固态电解质的固态金属–空气电池将会是电化学电源器件研究的终极目标，其理论容量接近燃油比能密度，因而将会是未来研究的重点和发展趋势。
要实现固态电池产业化还面临几个主要挑战：
1.首先是高性能固态电解质，要满足倍率条件下的高离子传导率，也要满足制备工艺中的温和工艺条件以避免对微结构的破坏；基于人工智能材料基因组与机器学习的前沿技术为高性能固态电解质材料的设计、开发提供了高效途径，从而摒弃传统试错模式下的材料开发，将会极大地促进固态电池的产业化发展。
2.与材料匹配的制备技术也是关键，以表/界面传质与界面阻抗为核心的关键工艺与装备，材料体系、结构工艺的改变必定需要系统性的改变来匹配制造工艺，一体化、卷对卷制备工艺是现阶段重点关注的工程技术方向。
3.全寿命周期性能演化规律及其机理尚不明确，实况下全寿命周期的监测耗时太长（>10年），给演化机理的研究带来巨大挑战；具有大数据分析和深度学习能力的人工技术的应用将会解决全寿命周期内的电池性能衰减机理、材料体系演化途径。
参考资料：《全球工程前沿2019》
信息来源：中国工程院官网
（中国粉体网编辑整理/江岸）
