固態金屬鋰電池

新能源與節能環保

1. 痛點問題

里程焦慮、安全焦慮是當前新能源汽車動力電池亟待解決的關鍵問題。金屬鋰負極具有高比容量、低電極電勢和低密度等優勢，與高比容量正極匹配有望實現大幅提升能量密度。然而，傳統的液態電解質存在泄漏、易揮發以及循環過程中的鋰枝晶生長等嚴重的安全隱患。因此，開發新型電解質體系，匹配高比容量正負極材料，兼具安全性與高能量密度，是當前動力電池研究開發的核心問題。

2. 解決方案

與液態電解質相比，固態電解質不易揮發、熱穩定性高，具有更好的安全性能。針對電解質和電極的固/固界面接觸問題，發展了多種電解質和電極材料合成方法，構筑固態金屬鋰電池創造了條件。

圖1 固態金屬鋰軟包電池實物圖

在新能源汽車的動力電池領域，能量密度和安全性是兩個評估的重要指標。當前商業化的鋰離子電池主要以石墨為負極，磷酸鐵鋰、三元鎳鈷錳為正極，能能量密度較低導致的里程焦慮是當前動力電池發展的瓶頸之一。本項目可展現更高能量密度。另一方面，結合固態體系的安全性，在未來的動力電池發展中極具競爭力。

在現有技術基礎上，進一步優化電解質、電極材料，開發更高能量密度、更長循環壽命的軟包電池。擬通過技術許可方式開展成果轉化，推廣更大規模的電芯級高能量密度電池的制備。

高能量密度：以復合鋰負極、固態電解質和高比容量正極裝配高比能軟包電池。復合鋰負極和聚合物電解質具有較好兼容性，最終裝配的軟包電池可達到領先的能量密度。

高安全性：本項目設計的電池可滿電狀態通過針刺測試，未觀察到起火、爆炸現象。