在電池科技的前沿探索中，固態(tài)電池作為一項備受矚目的創(chuàng)新技術(shù)，正逐步從實驗室走向?qū)嶋H應用。盡管公眾普遍認知中的“固態(tài)電池”多以半固體形態(tài)存在，但全固態(tài)電池的研發(fā)進展同樣引人關(guān)注。
近日，中國科學院傳來喜訊，一條高性能20Ah車載硫化物全固態(tài)電池中試線已在嶗山區(qū)巨峰光學醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)園正式落地并投入試運行。這條中試線由青島中科源本新能源有限公司負責建設(shè)，依托中國科學院青島生物能源與過程研究所的科研力量，具備每月生產(chǎn)10片20Ah電池的能力。
青島中科源本新能源有限公司由中國科學院青島生物能源與過程研究所的武建飛研究員于2023年底創(chuàng)立，專注于實現(xiàn)從材料制備到電池組裝的全鏈條高效率生產(chǎn)。該公司擁有硫化物固體電解質(zhì)和硫化物全固態(tài)軟包電池兩條生產(chǎn)線，致力于解決硫化物全固態(tài)電池規(guī)模化生產(chǎn)的技術(shù)和工程難題，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定堅實基礎(chǔ)。
據(jù)了解，這條中試線不僅優(yōu)化了電池性能，還為電池產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了有力支撐。按照規(guī)劃，預計到2026年年底，該產(chǎn)線將能夠下線100Ah電芯，并將生產(chǎn)線規(guī)模擴大至2GWh，同時建立穩(wěn)定的上下游合作關(guān)系，推動固態(tài)電池材料技術(shù)的初步成熟，并開展全固態(tài)電池的上車驗證。
武建飛團隊在硫化物全固態(tài)電池領(lǐng)域深耕多年，自2016年起便致力于解決該領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學問題和電池規(guī)?；苽浼夹g(shù)。近年來，團隊在硫化物全固態(tài)電池的關(guān)鍵材料和核心技術(shù)方面取得了顯著突破，包括高穩(wěn)定性、高容量的正極材料，納米級高離子電導率、高空氣穩(wěn)定性的硫化物電解質(zhì)，以及抑制電極龜裂及長壽命的負極材料等。
其中，團隊自主研發(fā)的硫化物固體電解質(zhì)室溫離子電導率高達1~12毫西門子每厘米，可與有機電解液相媲美，并成功實現(xiàn)了放量至十公斤級的穩(wěn)定批量化生產(chǎn)。團隊還突破了大型軟包固態(tài)電池的連續(xù)化濕法涂布工藝，通過自主開發(fā)的大型疊片技術(shù)解決了疊層軟包電池的制備工藝難題，成功開發(fā)出20安時硫化物全固態(tài)軟包電池。
為了推進技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，青島能源所授權(quán)相關(guān)團隊自主創(chuàng)業(yè)，青島中科源本新能源有限公司應運而生。目前，該公司已建成公斤級硫化物固體電解質(zhì)生產(chǎn)及硫化物全固態(tài)軟包電池連續(xù)生產(chǎn)的實驗室小試線，并完成了天使輪融資。同時，由該公司牽頭建設(shè)的全固態(tài)硫化物電池中試產(chǎn)線也已正式投產(chǎn)。
武建飛團隊正在積極布局100兆瓦時中試線，預計將于2025年下半年完成。他們力爭到2026年底率先實現(xiàn)硫化物全固態(tài)電池的批量化生產(chǎn)并投放市場。硫化物全固態(tài)電池以穩(wěn)定的固體電解質(zhì)替代了有機電解液，從而大幅提升了電池的安全性能。同時，其高導電率使得應用該類電池的設(shè)備可獲得更快的充電速度。以新能源汽車為例，應用了硫化物全固態(tài)電池的新能源汽車有望在6到10分鐘內(nèi)完成充電。
硫化物全固態(tài)電池還具備高能量密度、低溫性能好以及長壽命等優(yōu)點。其能量密度可達600Wh/kg以上，意味著可實現(xiàn)長續(xù)航里程；工作溫區(qū)寬，即使在零下40℃的情況下仍可進行充電。這些優(yōu)勢使得硫化物全固態(tài)電池在新能源汽車等領(lǐng)域備受關(guān)注，被認為是車載電池的最佳選擇之一。
據(jù)武建飛介紹，中試線使用的第一代正極材料為高鎳三元正極，軟包電池單體循環(huán)4000次后容量保持80%以上，處于國際國內(nèi)領(lǐng)先水平。第二代正極材料將使用改性硫化鋰正極，能量密度超過600瓦時每千克，常溫下循環(huán)6200次后仍保持初始容量的84.4%。目前，該正極材料已在中試產(chǎn)線上進行初步驗證，預計一兩年內(nèi)可實現(xiàn)量產(chǎn)。
中國科學院指出，硫化物全固態(tài)電池的工作已通過由中國化工學會組織的科技成果評價會，評價結(jié)果為整體達到國際先進水平，部分技術(shù)國際領(lǐng)先。隨著技術(shù)的不斷突破和產(chǎn)業(yè)化進程的加速推進，硫化物全固態(tài)電池有望在未來成為新能源汽車等領(lǐng)域的主流電池技術(shù)。
