中國粉體網(wǎng)訊 固態(tài)電池是公認(rèn)最具前景的新一代動(dòng)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(dá)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(huì)在江蘇常州隆重召開，會(huì)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(duì)話欄目，進(jìn)行訪談交流。本期為您分享的是中國粉體網(wǎng)對(duì)青島大學(xué)郭向欣教授的專訪。
郭向欣，青島大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。青島市“高性能固體電解質(zhì)與固態(tài)鋰電池”研究中心和山東省固態(tài)電池工程實(shí)驗(yàn)室主任。入選中科院百人計(jì)劃、山東省泰山學(xué)者。主要從事高性能固態(tài)電解質(zhì)研發(fā)與全固態(tài)電池應(yīng)用研究，參與行業(yè)最早的兩項(xiàng)固態(tài)電解質(zhì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定和發(fā)布。近年主持、參與國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和企業(yè)技術(shù)委托項(xiàng)目等10余項(xiàng)。
中國粉體網(wǎng)：基于氧化物固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池的裝配中是否仍然需要添加液體電解質(zhì)？從安全性的角度來看，您是怎么看待現(xiàn)在固態(tài)電解質(zhì)里加入液體電解液？這樣是不是失去了固態(tài)電池的意義？
郭向欣教授：大家說的固態(tài)電池是它的最終狀態(tài)，而制備過程中所加的液體不能算在這里面，不能說制備過程中加了液態(tài)電解液就不是固態(tài)電池了，應(yīng)該是看最終制備好的電芯里的電解液的含量。作為全固態(tài)電池，完全不含液態(tài)電解液；作為半固態(tài)電池，可能電解液在經(jīng)過消耗之后還余留一些，所占的百分比不一樣。在制備過程中，企業(yè)為了結(jié)合已有的、成熟的產(chǎn)線，就是液態(tài)電解液的產(chǎn)線，肯定會(huì)有液體的加入；還有在化成工序，為了形成很好的界面層，可能會(huì)引入一些液體，通過一些方法把這些液體轉(zhuǎn)化成固態(tài)的中間相，這樣可以解決界面中的很多問題，同時(shí)安全性也有所提高。從這個(gè)角度來講，需要考查最終電芯所含有的電解液，不能說電池制備過程中加了電解液就沒有意義了。
中國粉體網(wǎng)：氧化物固態(tài)電解質(zhì)界面問題的解決方法都有哪些？哪個(gè)是比較合理的，將來可能商業(yè)化的？
郭向欣教授：氧化物固體電解質(zhì)是剛性電解質(zhì)，它的界面問題特別突出。解決方法是針對(duì)它的弱點(diǎn)進(jìn)行彌補(bǔ)，在氧化物固體電解質(zhì)界面方面，要想辦法引進(jìn)柔性成分到里面。目前基于氧化物固體電解質(zhì)的固態(tài)電池，大部分會(huì)通過加入一些聚合物或者一些液體進(jìn)行反應(yīng)生成聚合物的方法。目前整個(gè)固態(tài)電池的商業(yè)化還不好說具體的技術(shù)路線，但從科學(xué)原理來講，在剛性界面引入一定比例的柔性成分，一定是將來科學(xué)有效的一個(gè)方法。
中國粉體網(wǎng)：請問國內(nèi)固態(tài)電池的技術(shù)路線是否已經(jīng)確定了？硫化物還是氧化物？您更看好哪種路線？
郭向欣教授：這兩者有各自的優(yōu)點(diǎn)，不能說哪一種比另一種更好。在電池里，有不同的正極材料，也有不同的負(fù)極材料。電池的應(yīng)用也分很多不同的場景，例如小型的移動(dòng)式的、儲(chǔ)能的、以及電動(dòng)汽車上的，現(xiàn)在還擴(kuò)展到更多的應(yīng)用場景中，包括醫(yī)學(xué)等一些新興的領(lǐng)域。不同的應(yīng)用場景，對(duì)于電池的正負(fù)極材料提出了不同的要求，不同的正負(fù)極材料對(duì)于電解質(zhì)材料也有不同的要求。氧化物、硫化物電解質(zhì)都是很有前景的，不能說單一地發(fā)展哪一類材料，材料都有它的用處，關(guān)鍵是我們?nèi)绾卫煤盟鼈儯阉鼈兊膬?yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來，把它們的缺點(diǎn)克服掉。不能簡單地脫離應(yīng)用環(huán)境和材料體系這些背景去說哪一種更好。
中國粉體網(wǎng)：目前全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行到哪一步了？限制全固態(tài)電池商業(yè)化的因素主要有哪些？
郭向欣教授：國內(nèi)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展得很快，有很多很好的初創(chuàng)企業(yè)，已經(jīng)有一些固態(tài)電池的演示了。全國固態(tài)電池會(huì)議今年是第八屆，時(shí)間雖不長但進(jìn)步很快，從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)業(yè)化是很難的，但在老一輩科學(xué)家的帶領(lǐng)下、在同行的努力下，固態(tài)電池發(fā)展得還是很快的。
目前固態(tài)電池商業(yè)化要考慮的問題有很多，不僅有材料，還有設(shè)備、工藝，最終還有成本。成本之后，還有應(yīng)用市場，就是能不能被市場接受。作為一個(gè)新技術(shù)或者新的電池體系，必然面臨種種挑戰(zhàn)。雖然要解決的問題有很多，但是我們作為研究固態(tài)電池的人員，就應(yīng)該運(yùn)用自己所擅長的去攻克它，通過大家的齊心協(xié)力，按照現(xiàn)在的加速度，固態(tài)電池將來一定能實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)化。
中國粉體網(wǎng)：您在固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化方面有何進(jìn)展？
郭向欣教授：我們很早在氧化物固體電解質(zhì)方面做了大量工作，因?yàn)槲覀儗儆谘芯繂挝�，并沒有直接涉及產(chǎn)業(yè)化。在企業(yè)看來我們所做的可能僅是小試、中試水平，但是，我們?yōu)榱四軌蚪咏髽I(yè)所要求的水平，也在努力地向這個(gè)目標(biāo)前進(jìn)，也就是問題導(dǎo)向的科學(xué)研究。我們在一些材料的小試、中試，尤其是氧化物固體電解質(zhì)方面做了很多工作。另外，我們做了一些5-10Ah級(jí)的電池，去驗(yàn)證材料在電池中的性能表現(xiàn)。所以，我們是以產(chǎn)業(yè)化為導(dǎo)向，在做這方面的研究工作。
（中國粉體網(wǎng)采訪/初末、文字整理/平安；經(jīng)郭教授審閱）
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