北京理工大学孙立清：固态电池的研发需从材料、结构双向入手

目前固态电池技术究竟处于什么阶段？产业链各环节进展如何？市场商用达到了什么样的规模？等问题受到业内外人士的广泛关注。

在此背景下，2024年11月14日，由OFweek维科网、维科网·锂电举办的OFweek 2024固态电池技术线上研讨会成功举办。

在线直播期间，北京理工大学机械与车辆学院副教授孙立清发表了《固态电池发展现状与未来趋势》的主题演讲。

孙立清表示，全固态电池被认为是下一代电池技术的首选方案之一，具有高安全性、高能量密度、高功率和温度适应性等特点。

今年5月29日，据中国日报从多方独家信源获悉，中国或将投入约60亿元用于全固态电池研发，鼓励有条件的企业对全固态电池相关技术开展研发，包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利共六家企业或获得政府基础研发支持。该项目经过严格筛选后，最后具体分为七大项目，聚焦聚合物和硫化物等不同技术路线。

孙立清称，从支持力度上来看，国家对全固态电池的支持较大，除了政府牵头的60亿元研发资金外，加上企业配套资金和外部资本投入，有望更快推进全固态电池的研发，促进新能源汽车产业的升级和发展。

在电池的创新发展上，从2019年蜂巢能源的叠片电池开始，电池结构的创新进步最快。但仅仅结构创新是不够的，需要从材料、结构双向入手。

孙立清表示，人类的文明进步，技术突破，每次都是伴随着“材料学”突破开始的。在固态电池的研发方面，要提高固态电解质的导电性，以便满足快速充放电的条件，同时要保证固态电解质和电极之间导电时的稳定性。

针对固态电池的界面问题，孙立清主要介绍了两种界面技术。

一是采用非生产性造膜界面电解质成膜技术。这种技术是目前世界一流电池企业和世界各国高校、科研机构研究的方向。这种技术具有高度稳定的电化学界面，能降低界面阻力；没有液态电解液出现，不受温度时间影响，热稳定性好，能提高电池的安全性，且形成的是一体化的界面膜，彻底解决了电解质界面膜的相容性、稳定性和离子导电性问题，也解决了界面粘弹性、相容性、稳定性、离子导电性等问题。

二是采用一种新的自然界面工程物质。该物质是白色，密度3.8-6.0g/ml（25度），具有层状化工物，化学稳定性较高，层状结构稳定，有较大的比表面积（物体所具有的表面积），表面电荷密度大（单位表面积上的电荷数），与有效化学反应物融合后具有离子交换功能，固体酸性；不溶于水和有机溶剂；能耐较强的酸和一定的碱度；界面稳定性和机械强度很高（振动环境下材料受到外力作用时，单位面积所承受的最大负荷）。

展望未来，孙立清最后总结道，老一代材料已经到后时代，新一代的材料变革已经来临，单纯的电化学电池或许该画上句号，物理和化学融合的新材料电池将是新发展趋势，量子电池已经进入视野，高能电芯电池也已经进入了资本市场，更高能量密度的物理电池也已经进入视野，行业必将迎来重新洗牌。唯有重视材料、重视材料技术、重视材料产业，才能发展好新能源产业。

对于未来的全固态电解质，孙立清认为，应该具备以下特点

1、在空气中稳定存在，不会与空气有任何反应；

2、不采用任何贵重元素，价格便宜且100%可回收；

3、2mm厚即可阻断枝晶的穿透，电池不会出现内短路和失控；

4、有电压导电窗口，外电路不接通和满足条件无法充放电；

5、离子电导率20+西门子/米；

6、电池未充放电时电解质（界面)）表面不导电；

7、pack时无需（均匀）压缩和考虑膨胀/收缩问题；

8、无需润湿剂/湿润剂；

9、含有锂元素可大幅提高能量密度至1280wh/kg-3000wh/kg；

10、全固态电池成本可控在0.30-0.40元/ wh以内；

11、全固态电池能量/功率界限模糊，可10-20-100-200C工作；

12、耐低温-200摄氏度以下，耐高温300以上可稳定工作；

13、电池单体/模组/pack可穿“电磁屏蔽衣物”；

14、体积小，体积能量密度高；

15、不需要泄压阀；

16、电池管理系统简单，SOX判断容易；

17、长寿命，可10-20年以上；

18、基本无自放电；

19、适合大尺寸全极耳软包；

20、双面干法正负极片叠片生产，设备投入不超过1亿/GWh。

注本文为发言整理，未经本人审核