未来已来,中国固态电池跑出“加速度”——专访青岛大学郭向欣教授


来源:中国粉体网   平安

[导读]  中国粉体网专访青岛大学郭向欣教授

中国粉体网讯  固态电池是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。本期为您分享的是中国粉体网对青岛大学郭向欣教授的专访。

郭向欣,青岛大学教授,博士生导师。青岛市“高性能固体电解质与固态锂电池”研究中心和山东省固态电池工程实验室主任。入选中科院百人计划、山东省泰山学者。主要从事高性能固态电解质研发与全固态电池应用研究,参与行业最早的两项固态电解质团体标准的制定和发布。近年主持、参与国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划和企业技术委托项目等10余项。




中国粉体网:基于氧化物固态电解质的固态电池的装配中是否仍然需要添加液体电解质?从安全性的角度来看,您是怎么看待现在固态电解质里加入液体电解液?这样是不是失去了固态电池的意义?

郭向欣教授:大家说的固态电池是它的最终状态,而制备过程中所加的液体不能算在这里面,不能说制备过程中加了液态电解液就不是固态电池了,应该是看最终制备好的电芯里的电解液的含量。作为全固态电池,完全不含液态电解液;作为半固态电池,可能电解液在经过消耗之后还余留一些,所占的百分比不一样。在制备过程中,企业为了结合已有的、成熟的产线,就是液态电解液的产线,肯定会有液体的加入;还有在化成工序,为了形成很好的界面层,可能会引入一些液体,通过一些方法把这些液体转化成固态的中间相,这样可以解决界面中的很多问题,同时安全性也有所提高。从这个角度来讲,需要考查最终电芯所含有的电解液,不能说电池制备过程中加了电解液就没有意义了。

中国粉体网:氧化物固态电解质界面问题的解决方法都有哪些?哪个是比较合理的,将来可能商业化的?

郭向欣教授:氧化物固体电解质是刚性电解质,它的界面问题特别突出。解决方法是针对它的弱点进行弥补,在氧化物固体电解质界面方面,要想办法引进柔性成分到里面。目前基于氧化物固体电解质的固态电池,大部分会通过加入一些聚合物或者一些液体进行反应生成聚合物的方法。目前整个固态电池的商业化还不好说具体的技术路线,但从科学原理来讲,在刚性界面引入一定比例的柔性成分,一定是将来科学有效的一个方法。

中国粉体网:请问国内固态电池的技术路线是否已经确定了?硫化物还是氧化物?您更看好哪种路线?

郭向欣教授:这两者有各自的优点,不能说哪一种比另一种更好。在电池里,有不同的正极材料,也有不同的负极材料。电池的应用也分很多不同的场景,例如小型的移动式的、储能的、以及电动汽车上的,现在还扩展到更多的应用场景中,包括医学等一些新兴的领域。不同的应用场景,对于电池的正负极材料提出了不同的要求,不同的正负极材料对于电解质材料也有不同的要求。氧化物、硫化物电解质都是很有前景的,不能说单一地发展哪一类材料,材料都有它的用处,关键是我们如何利用好它们,把它们的优点发挥出来,把它们的缺点克服掉。不能简单地脱离应用环境和材料体系这些背景去说哪一种更好。

中国粉体网:目前全固态电池的产业化进行到哪一步了?限制全固态电池商业化的因素主要有哪些?

郭向欣教授:国内固态电池产业化发展得很快,有很多很好的初创企业,已经有一些固态电池的演示了。全国固态电池会议今年是第八届,时间虽不长但进步很快,从基础研究到产业化,产业化是很难的,但在老一辈科学家的带领下、在同行的努力下,固态电池发展得还是很快的。

目前固态电池商业化要考虑的问题有很多,不仅有材料,还有设备、工艺,最终还有成本。成本之后,还有应用市场,就是能不能被市场接受。作为一个新技术或者新的电池体系,必然面临种种挑战。虽然要解决的问题有很多,但是我们作为研究固态电池的人员,就应该运用自己所擅长的去攻克它,通过大家的齐心协力,按照现在的加速度,固态电池将来一定能实现真正的商业化。

中国粉体网:您在固态电池产业化方面有何进展?

郭向欣教授:我们很早在氧化物固体电解质方面做了大量工作,因为我们属于研究单位,并没有直接涉及产业化。在企业看来我们所做的可能仅是小试、中试水平,但是,我们为了能够接近企业所要求的水平,也在努力地向这个目标前进,也就是问题导向的科学研究。我们在一些材料的小试、中试,尤其是氧化物固体电解质方面做了很多工作。另外,我们做了一些5-10Ah级的电池,去验证材料在电池中的性能表现。所以,我们是以产业化为导向,在做这方面的研究工作。

(中国粉体网采访/初末、文字整理/平安;经郭教授审阅)

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作者:平安

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