中科院物理研究所吳凡團隊近日發(fā)布的《全固態(tài)電池技術(shù)研究進展》報告，為固態(tài)電池領域描繪了一幅從基礎研究到產(chǎn)業(yè)化的完整圖景。該研究以"一條主線、兩大瓶頸、三大技術(shù)路徑、四大創(chuàng)新突破"為核心框架，系統(tǒng)梳理了固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展的關鍵脈絡。

在技術(shù)路線規(guī)劃方面，報告提出2025至2035年將形成四條并行發(fā)展路徑：鋰負極-氧化物電解質(zhì)、鋰負極-硫化物電解質(zhì)、硅負極-硫化物電解質(zhì)及鋰負極-聚合物電解質(zhì)體系。工藝創(chuàng)新上，濕法漿料涂布與干法無溶劑成膜形成雙軌制，其中干法技術(shù)因成本降低40%且無溶劑排放優(yōu)勢，被視為產(chǎn)業(yè)化突破的關鍵。德國弗勞恩霍夫協(xié)會的預測數(shù)據(jù)顯示，固態(tài)電池能量密度將呈現(xiàn)階梯式提升：2025年達360Wh/kg，2030年突破450Wh/kg，2035年沖擊500Wh/kg以上。

硫化物電解質(zhì)體系成為研究焦點。該材料室溫離子電導率達5.8mS/cm，接近液態(tài)電解液水平，且可通過冷壓實現(xiàn)致密成型。針對其易與水分反應生成硫化氫、與高電壓正極存在界面副反應等缺陷，研究團隊開發(fā)出公斤級硫銀鍺礦型電解質(zhì)制備工藝，電子電導率控制在10?1? S/cm量級。特別值得關注的是"應變穩(wěn)定化理論"的創(chuàng)新應用，通過構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu)正極材料，將電化學穩(wěn)定窗口從1.7-2.1V拓寬至0.7-3.1V，500次循環(huán)后容量保持率從39.4%提升至87%。

負極技術(shù)創(chuàng)新帶來顛覆性突破。團隊提出的液態(tài)鋰金屬負極方案，將金屬鋰溶解于聯(lián)苯-二甲醚溶液形成室溫液態(tài)體系，徹底解決鋰枝晶問題。測試數(shù)據(jù)顯示，該體系臨界電流密度達17.78mA/cm2，是傳統(tǒng)固態(tài)鋰金屬電池的3倍，循環(huán)壽命接近3000小時。與硫化物電解質(zhì)匹配后，電池在-20℃至50℃寬溫域內(nèi)穩(wěn)定工作，30℃下庫侖效率達99.7%，能量效率超過96%。

熱失控防控研究取得重要進展。通過建立Th理論模型，研究人員發(fā)現(xiàn)銅、硅等元素摻雜可將硫化鋰分解溫度從400℃提升至500℃。真空系統(tǒng)和吸附劑的聯(lián)合應用，可有效去除分解產(chǎn)生的揮發(fā)性硫氧化合物。表面包覆技術(shù)則使界面熱反應強度降低60%，為電池系統(tǒng)熱管理提供了新思路。在產(chǎn)業(yè)化工藝方面，粉末噴涂技術(shù)通過靜電沉積實現(xiàn)活性物質(zhì)占比90%的膜層制備，粘結(jié)劑原纖化技術(shù)使電解質(zhì)膜延展性提升3倍，400次循環(huán)后容量保持率超80%。

能量密度計算模型顯示，采用90%活性物質(zhì)配比和10微米超薄電解質(zhì)的硫化物全固態(tài)電池，理論能量密度可達600Wh/kg以上。但報告同時指出，干法制膜均勻性、界面接觸壓力維持等工程挑戰(zhàn)仍需突破。在產(chǎn)業(yè)化推進方面，天目湖先進儲能技術(shù)研究院已建成小規(guī)模生產(chǎn)線，試制的軟包電池在針刺、剪切等極端測試中無明火，濕度暴露后仍保持4V級電壓，展現(xiàn)出優(yōu)異的安全性。目前該技術(shù)已與寧德時代、衛(wèi)藍新能源等企業(yè)開展合作，標志著技術(shù)轉(zhuǎn)化進入關鍵階段。