中國粉體網(wǎng)訊 固態(tài)電池是目前公認(rèn)最具前景的新一代動力電池， 目前固態(tài)電池技術(shù)處于什么階段？商用市場已達到怎樣的規(guī)模？產(chǎn)業(yè)鏈又涉及到哪些領(lǐng)域？這些問題受到業(yè)內(nèi)人士普遍關(guān)注。 2023年2月21-22日，由中國粉體網(wǎng)主辦的第四屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會在江蘇常州隆重召開，會議期間，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，進行訪談交流。
目前單一固態(tài)電解質(zhì)體系難以滿足全固態(tài)電池的實際應(yīng)用需求。將聚合物基體和無機填料復(fù)合后得到的復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)能夠?qū)煞N體系“取長補短”，通過聚合物和無機填料的協(xié)同作用，將無機固態(tài)電解質(zhì)的高強度、高穩(wěn)定性、高離子電導(dǎo)率的優(yōu)點與聚合物固態(tài)電解質(zhì)的質(zhì)軟、易加工的優(yōu)勢進行了結(jié)合，使得其在離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性和機械性能等方面都有較大的提升，表現(xiàn)出較好的綜合性能。
針對復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的研究，業(yè)界已經(jīng)有了不少進展。但該類電解質(zhì)仍然面臨許多挑戰(zhàn)，包括離子電導(dǎo)率、電化學(xué)窗口、固固界面問題、兩相相容性等方面存在的關(guān)鍵問題還需要作進一步的探索�；诖�，中國粉體網(wǎng)邀請到了福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張久俊院士做客“對話”訪談欄目，講述其課題組基于復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)關(guān)鍵材料與先進結(jié)構(gòu)的研究進展。
張久俊，教授，博士生導(dǎo)師，福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長，加拿大皇家科學(xué)院/工程院/工程研究院三院院士。
主要研究領(lǐng)域為電化學(xué)能源存儲與轉(zhuǎn)換，包括燃料電池、高能電池、H2O/CO2/N2電解和超級電容器等。
粉體網(wǎng)：全固態(tài)鋰電池的研發(fā)主要包括氧化物固態(tài)電解質(zhì)、硫化物固態(tài)電解質(zhì)、聚合物固態(tài)電解質(zhì)3個方向，您認(rèn)為單一方向固態(tài)電解質(zhì)在產(chǎn)業(yè)化方面的最大瓶頸分別是什么？
張久俊院士：單一方向固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的瓶頸主要有4個方面：離子電導(dǎo)率比較低、電解質(zhì)本身的電壓窗口較窄、穩(wěn)定性方面還要進一步的提高、電解質(zhì)與電極界面之間的兼容性需要進一步的研究。
粉體網(wǎng)：在復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)材料體系中，您認(rèn)為哪些材料復(fù)合前景較為明朗？
張久俊院士：目前對于單一固態(tài)電解質(zhì)，我們采用填充的策略來達到復(fù)合的效果，比如有機填充材料，包括零維材料，也就是顆粒的填充，然后一維的或者二維的以及三維的材料的填充。
目前相對來說比較接近產(chǎn)業(yè)化的，可能還是高聚物。高聚物的填充效果會更好一些，無論是電壓窗口還是電極表面的適配性，以及整體的穩(wěn)定性方面。
粉體網(wǎng)：目前，復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有哪些思路，您認(rèn)為哪種結(jié)構(gòu)比較容易實現(xiàn)應(yīng)用？
張久俊院士：結(jié)構(gòu)設(shè)計從零維結(jié)構(gòu)到三維結(jié)構(gòu)，但是從電解質(zhì)復(fù)合的角度來講，電解質(zhì)本身最好有骨架結(jié)構(gòu)，然后在骨架結(jié)構(gòu)里面可以填充一些無機材料或者有機材料，以達到更好的效果。
粉體網(wǎng)：復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)如何解決材料的兩相相容性問題？以及在解決固-固界面問題方面相較于單一電解質(zhì)是否存在優(yōu)勢？
張久俊院士：是存在優(yōu)勢的。固態(tài)電池的電解質(zhì)和電極本身都是固態(tài)，假如二者都是無機物，相當(dāng)于兩個硬碰硬的結(jié)構(gòu)，在充放電過程中，由于兩種材料的膨脹系數(shù)不一樣，二者很容易剝離。也就是說如果界面本身適配性不好的話，界面電阻會很大。
而我們發(fā)展的高聚物固態(tài)電解質(zhì)，其表面的兼容性以及適配性會好一些。
粉體網(wǎng)：據(jù)粉體網(wǎng)了解，您在鋰硫電池方面也頗有建樹，請問目前相關(guān)科研進展以及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進展如何？
張久俊院士：鋰硫電池主要存在幾個問題，一個是硫本身導(dǎo)電性很差，需要通過材料復(fù)合來提高導(dǎo)電性；第二個是鋰硫電池充放電過程會產(chǎn)生多硫化合物，多硫化合物的穿梭效應(yīng)會導(dǎo)致電池的容量衰減；第三個是硫本身在充放電過程中的膨脹比較大，需要通過材料復(fù)合來解決它的膨脹問題。
產(chǎn)業(yè)化方面，最近在馬鞍山市，我們的技術(shù)正在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。這個項目的生產(chǎn)線正在建設(shè)當(dāng)中，大約到6月份就可以出產(chǎn)品。我們的鋰硫電池的能量密度可以達到350Wh/kg，循環(huán)壽命可以達到1200次。鋰硫電池相對于其他鋰電池比較便宜，能量密度上升空間也比較大，預(yù)計可以達到500Wh/kg，所以它也被譽為下一代鋰電池。我們在這方面已經(jīng)開展了七八年的工作，最近在進行產(chǎn)業(yè)化。
粉體網(wǎng)：好的張院士，我們今天采訪就到這結(jié)束，感謝您接受采訪。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
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