项目简介
针对硫化物固态电解质自身稳定性差的特点改造生产设备、优化工艺路线，实现卷对卷涂布成膜，进一步实现卷绕式固态电池的生产。核心团队成员包括中科院物理所研究员、副研究员、博士后、及在读博士、硕士共8名，形成了梯度分配合理的研发团队。前期在硫化物电解质电化学稳定性提升方面取得了重要进展，并设计出适合硫化物全固态电池的装置。硫化物全固态电池作为下一代锂离子电池的重要发展方向，有望主导未来电动汽车市场。 硫化物固态电解质在产业界一直未出现大规模量产报道，但日本NEDO已经在2018年6月联合了包括丰田在内的38家公司和研究机构，投资100亿日元（6.33亿元）用于硫化物全固态电池的研发和量产，预计2025年投入市场（图1），而我国在该领域的发展尚不成熟。 本项目以研究基础科学问题（包括硫化物固态电解质电化学稳定性差、与电极材料兼容性差、界面导锂困难等）为基础，以完成硫化物全固态电池的技术孵化为导向，在实验室尺度攻克科学技术难题、完成室温下稳定循环的硫化物全固态电池的基础上，开发硫化物固态电解质材料、硫化物固态电解质膜及硫化物全固态电池量产所需的特殊设备和方法，突破其量产的关键技术瓶颈。具体方案如图2所示，通过对硫化物固态电解质的反应机理研究，提升其（电）化学稳定性。通过高通量计算遴选出电化学性能优良的电极包覆材料，为匹配硫化物固态电解质表面包覆的正负极材料提供解决方案和量产方法。基于此，设计特殊的电池结构和制备手段，先在实验室尺度实现室温下稳定循环的硫化物全固态电池，随后攻克硫化物固态电解质材料从实验室到量产的技术难关，实现卷对卷硫化物固态电解质膜以及硫化物全固态电池的量产，为我国争得该领域的领先地位。
应用领域
瞄准商用锂离子电池安全性低、能量密度低的问题，发展高安全、高功率、高能量密度的硫化物全固态锂电池。首先，采用完全不燃的无机固态电解质，可以从根本上解决商用有机电解液易燃、易泄露等安全问题；其次，硫化物固态电解质室温离子电导率可达到超过液体电解质的水平，能够实现室温高功率工作；第三，全固态电池可以采用金属锂做为负极，能够突破锂离子电池能量密度瓶颈。硫化物全固态锂电池可应用于3C消费电子和电动汽车领域。
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