硫化物全固态电池大型车载电池制作工艺的“最后一公里”已被打通！
最近，全固态电池概念在业界掀起了一股热潮，不仅各大企业纷纷布局，学术界也传来动态。中国科学院青岛生物能源与过程研究所（简称中科院青岛能源研究所）先进储能材料与技术研究组宣布在硫化物电解质研究方面取得了新进展。
固态电解质，作为全固态锂电池的“心脏”，其性能优劣直接关系到电池的整体表现。其中，硫化物固态电解质以其独特的优势，被视为最具商业化潜力的固态电解质之一。然而其在叠层工艺复杂、界面稳定性较差等方面面临挑战，也限制了广泛应用。中科院青岛能源研究所此次所取得的关键性进展，正是攻克了上述难题。
2026年或实现量产
据相关报道，武建飞研究员带领研究团队制备的多层叠片软包电池在测试中表现出色，经过300次循环后容量几乎没有衰减，目前正持续进行性能测试。此外，研究团队已启动20 Ah硫化物全固态电池生产线的筹备工作，积极与产业链上下游企业合作，目标在2026年实现批量生产。
在硫化物电解质设计方面，研究团队也取得了重要进展。他们采用（Zn和F）共掺杂策略，制备出了新型硫化物固态电解质，提升了硫化物固态电解质的电导率。同时，这种电解质在与锂金属负极的界面上形成了稳定的结构，避免了孔洞的形成，从而提高了电池的循环稳定性。
测试结果显示，采用这种新型电解质的全固态锂硫电池在初始放电容量和循环寿命方面均表现出色。
三大技术路线
本次中科院青岛能源研究所的成果主要聚焦硫化物固态电池研究，而在固态电池领域，根据电解质的不同分类，主要有三大主流技术路线：聚合物、氧化物和硫化物。三条路线各自具备独特的优势和局限性，其中硫化物技术路线被公认最具发展潜力。
1聚合物
聚合物电解质的优点是，与现有的电解液生产设备和工艺兼容性强，同时展现出良好的机械性能。然而，它也存在不容忽视的缺点。
首先，聚合物电解质的离子电导率相对较低，需要加热至60℃高温才能确保正常的充放电过程，这在一定程度上限制了其应用范围。
其次，其化学稳定性欠佳，无法适应高电压正极材料的使用，同时在高温条件下存在起火燃烧的风险。
此外，聚合物电解质的电化学窗口较窄，当电位差过大（超过4V）时，电解质容易发生电解，从而限制了聚合物电池的性能上限。
在欧洲，聚合物技术路线是最早开始商业化应用的。然而，由于聚合物电解质电导率低的固有缺陷，欧洲量产的固态电池在相同电池容量下，其实际续航能力尚不及液态锂电池。因此，尽管聚合物技术路线在早期受到关注，但至今尚未形成明显的发展趋势。
2氧化物
氧化物电解质的优点是具有良好的导电性和稳定性。然而，它也存在一些不容忽视的缺点。
首先，与硫化物相比，氧化物电解质的离子电导率偏低，这在一定程度上限制了氧化物固态电池在性能提升方面的潜力，导致容量和倍率性能受限。
其次，由于氧化物本身的坚硬性质，固态电池中存在着刚性界面接触问题。在简单的室温冷压条件下，电池的孔隙率往往较高，这可能导致电池无法正常工作，电离子传输通道受阻。
鉴于氧化物电解质的这些特性，国内众多企业选择了氧化物作为技术路线。然而，由于氧化物电解质的坚硬性和高孔隙率，导致电离子传输通道不畅。因此，在现有技术条件下，国内研发的氧化物固态电池主要采用了固液混合的方向。例如，卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂电、辉能科技等。
3硫化物
硫化物电解质的优点是离子电导率最高，机械性能好，且电化学稳定窗口较宽（超过5V），使得硫化物固态电池在工作性能上表现出色，因此在全固态电池中具备巨大的发展潜力。然而，硫化物电解质也存在一些不容忽视的缺点。
首先，其界面稳定性较差，容易与正负极材料发生副反应，导致界面高阻抗，进而增大内阻，影响电池性能。
其次，在制备工艺方面，硫化物固态电池的制备过程相对复杂，且硫化物容易与空气中的水和氧气发生反应，产生剧毒的硫化氢气体。
目前主攻硫化物路线的主要是丰田、日产、本田、松下、LG新能源、三星SDI、SK on 等日韩企业，其中，丰田起步最早，且研发进展最快，拥有全球最多的固态电池专利。
企业密集布局
近期，固态电池概念在A股市场掀起了一股热潮，备受投资者瞩目。众多企业纷纷发布在固态电池领域的布局动态。据不完全统计，天赐材料、福田汽车、东方电热以及振华科技等公司均在此领域有所动作。
天赐材料在互动平台上表示，公司已在半固态及固态电池领域制定了明确的技术规划，并已着手布局相关专利，展现出了在固态电池技术研发方面的前瞻性和实力。
福田汽车则透露，其半固态电池目前正在轻卡车型上进行技术研发及搭载测试，这意味着该公司正加速推进固态电池在商用车领域的应用进程。
东方电热则指出，其生产的预镀镍材料可用于不同介质形态的圆柱形电池，包括固态电池，显示出公司在材料领域的创新能力和市场适应性。
振华科技也表示，公司正在密切关注固态电池的发展态势，并已开展相关研发工作，取得了显著进展。
权威机构曾预测，到2024年，半固态电池有望实现大规模装车应用。这一前景无疑也点燃了投资者的热情，给固态电池领域添了一把火。然而，从目前这些公司的回应来看，多数公司仍处在技术储备、产业化过渡方案、实验室试产研发、商业化方案论证推进以及上下游对接等阶段。这意味着，就全固态电池技术而言，落地到成熟和商业化应用也仍需不少时日。
素材来源 | 真锂研究
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