在OFweek 2024固態(tài)電池技術(shù)線上研討會(huì)上，上海前沿新能源電源技術(shù)研究院院長(zhǎng)、上海交通大學(xué)特聘教授湯衛(wèi)平就固態(tài)鋰電池電解質(zhì)材料的研究進(jìn)展發(fā)表了深入見解。

當(dāng)前，固態(tài)電池技術(shù)正受到業(yè)內(nèi)外人士的廣泛關(guān)注，其發(fā)展階段、產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展以及市場(chǎng)商用規(guī)模等問題成為熱議話題。湯衛(wèi)平教授指出，元素周期表上方的元素因具有高能量密度，成為電能源發(fā)展的重要方向。其中，鋰作為當(dāng)下主流能源，而氫則被視為下一代能源。

鋰離子電池正朝著固液混合和全固態(tài)兩個(gè)方向發(fā)展，但面臨四大關(guān)鍵問題：固態(tài)電解質(zhì)材料的綜合性能不足、高比容量負(fù)極的循環(huán)性能差、固態(tài)電解質(zhì)與電極活性物質(zhì)之間的界面阻抗大、器件制造過程復(fù)雜且影響因素多。

針對(duì)這些挑戰(zhàn)，湯衛(wèi)平教授的團(tuán)隊(duì)正在積極研發(fā)新型Li3Zr2Si2PO12(LZSP)和柔性Li3La(PO4)2(LLP)固態(tài)電解質(zhì)及其電池。

LZSP固態(tài)電解質(zhì)是通過鈉離子與鋰離子的交換形成的新型結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)。這種電解質(zhì)繼承了原來使用鈉離子的大框架晶格，鋰傳輸通道增大，因此具備良好的離子電導(dǎo)率、電化學(xué)和物理化學(xué)穩(wěn)定性。高LZSP固含量的固態(tài)電解質(zhì)薄膜電導(dǎo)率高達(dá)0.7mS/cm，并顯示出良好的機(jī)械性能、電化學(xué)和充放電性能。此外，LZSP還可用于涂覆隔膜，有效改善460Wh/kg和500Wh/kg高比能金屬鋰電池的循環(huán)性能，這與其高楊氏模量可有效阻擋鋰枝晶的特性有關(guān)。

LLP固態(tài)電解質(zhì)同樣是通過鈉離子與鋰離子的交換形成的新型氧化物系固態(tài)電解質(zhì)。它具有不生長(zhǎng)鋰枝晶的特性，楊氏模量與硫系固態(tài)電解質(zhì)相當(dāng)，并具備良好的加工性能、離子電導(dǎo)率、電化學(xué)和物理化學(xué)穩(wěn)定性等綜合性能。通過400Mpa的冷壓即可得到致密度很高的LLP片狀樣品，其楊氏模量達(dá)到19.1 GPa。

湯衛(wèi)平教授的分享為固態(tài)電池電解質(zhì)材料的研究提供了新的思路，也為固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。隨著研究的深入和技術(shù)的不斷突破，固態(tài)電池有望在未來實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用，為能源領(lǐng)域帶來革命性的變革。