中国粉体网讯 固态电池是目前公认最具前景的新一代动力电池， 目前固态电池技术处于什么阶段？商用市场已达到怎样的规模？产业链又涉及到哪些领域？这些问题受到业内人士普遍关注。 2023年2月21-22日，由中国粉体网主办的第四届高比能固态电池关键材料技术大会在江苏常州隆重召开，会议期间，我们邀请到了业内专家、学者，优秀企业家代表做客对话栏目，进行访谈交流。本期，我们邀请到的是北京理工大学的袁洪研究员。
袁洪，北京理工大学前沿交叉科学研究院特别研究员、预聘副教授。
主要从事能源存储与转化过程中的能源材料制备、能源化学机制以及产业应用等方面的研究。主要研究领域包括锂离子电池、锂硫电池、锂金属电池、固态电池以及其它新型可充电电池。
哪种锂合金负极材料体系比较有前途？
锂硫电池中，由于金属锂负极易产生锂枝晶等问题，锂合金负极被推到台前。关于锂合金负极材料体系中，哪种材料体系最有发展前景，袁洪研究员认为目前锂合金负极还属于一个比较前沿的话题，还有很多问题需要解决。
袁洪研究员表示，采用锂合金负极最大的优势就是抑制锂枝晶的生长，但是对于实用体系来讲，更多的是考虑电池整体的能量密度。锂合金负极相比于金属锂负极，引入另外一种合金元素势必会导致整体电池负极的比容量的降低。
他认为，如果说要考虑哪一种锂合金负极能够真正的用到锂硫电池当中，这可能需要一种权衡。一方面，需要考虑锂合金负极自身的比容量降低和带来的电压降；另外一方面，锂合金负极中合金元素含量降低时还能不能起到稳定界面、抑制锂枝晶生长的作用，同时锂合金的脱嵌也伴随着体积的变化。
如果说哪一种锂合金负极更合适，目前锂银合金、锂铝合金、锂镁合金等都是很好的一类锂合金负极。但是如果要真正使用的话，可能还需要做进一步研究来解决存在的一些其他问题。
（方形、圆柱、软包）哪种形态最适配固态锂硫电池？
目前已经量产的电池形态主要有方形电池、圆柱电池、软包电池三种，目前哪种形态更适合固态锂硫电池呢？对此袁洪研究员表示，现在应用于锂硫电池更多的还是软包，但这并不是说方形和圆柱它们不合适。
锂硫电池负极用的是金属锂，锂是一种很软的材料，而方形、圆柱体系由于硬壳的束缚，对于较软的金属锂不是特别有利，较大的压力状态下，可能会造成金属锂的蠕变、变形等。同时，由于硫单质密度较低、以及其自身的离子、电子绝缘性，硫正极往往需要做厚来保证电极的面容量，因此，当前阶段对于锂硫电池来讲，需要卷绕和带压的圆柱或者方型电池可能还有更多的问题需要解决，而软包则可能更适配锂硫电池。
硅负极在固态电池中的应用潜质如何？
硅基负极材料因其具备高理论容量、低脱嵌锂电位、环境友好、储量丰富等优点，被视为最具潜力的下一代负极材料。当被问及硅基负极在固态电池中的应用潜质如何时，袁洪研究员表达了他的观点：硅的比容量很高，比目前的石墨负极要高十多倍，所以从比容量、从电池能量密度的角度来讲的话，硅是一种非常合适的材料。最近，美国加州大学圣地亚哥分校Shirley Meng教授在尝试把微米硅负极应用到全固态电池体系中，获得了极大的成功。
但袁洪研究员也提到了硅体积膨胀大、电子导率低等问题，他认为硅负极最终的发展，能够应用到什么体系，还需要大家的共同努力。
干法电极工艺能否应用于固态电池的电极制备？
干法电极技术是一种无溶剂的生产技术，正负极都可以应用。其与传统湿法电极制造的区别在于，湿法需要使用大量的有机溶剂，主要是NMP，还需要较多的粘结剂来增稠，再将浆料涂至金属集流体上干燥成型。其整个过程复杂，能耗高，同时NMP也是一种有毒溶剂，其环境问题也不容忽视，NMP的回收、纯化和再利用也将导致整个生产过程的能耗增加，而干法则不需要溶剂，直接将挤出的电极材料层压到金属集流体上形成成品电极，生产成本更低。
那么干法电极工艺能否应用于固态电池的电极制备呢？对此，袁洪研究员表示自己课题组也在做一些干法电极的尝试。传统的湿法电极工艺由于溶剂的蒸发，极片会存在开裂等问题，因此很难做高面容量的厚极片。而干法电极工艺由于没有溶剂的挥发，环境友好，更适合做厚电极。此外在操作的灵活性以及节能方面都有优势。所以袁洪研究员认为，干法电极工艺应该是电池工业一个重要的发展方向。
半固态电池，可能就是电动车的终点？
之前在网上有人说，半固态电池，可能就是电动汽车的终点。对此袁洪研究员表达了自己的看法，他认为半固态电池实际上是电池从液态到固态发展过程中的一个中间形态，是为了适应当前实际需求的一个折中妥协。
固态电池本身是为了追求更高的安全性。从安全的角度来考虑的话，半固态电池还是含有一部分有机液体溶剂，势必还是会存在易燃、泄漏、起火、爆炸等安全问题。如果从电池本质安全的角度来考虑的话，袁洪研究员觉得全固态电池应当是电池发展的一个终极目标。因为它使用的是不可燃的全无机固体电解质，理论上固体电解质可以做的很薄。所以无论从安全方面还是从能量密度角度考虑，全固态电池都有非常大的优势，也是目前研究的热点领域。
（中国粉体网编辑整理/长安）
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