科创中国

行业领域

新能源产业

需求背景

固态锂电池的优势及目前存在的技术缺陷

相比于传统的锂离子电池，固态锂电池具有显著优点：

(1)高安全性能：传统锂离子电池采用有机液体电解液，在过度充电、内部短路等异常的情况下，电池容易发热，造成电解液气胀、自燃甚至爆炸，存在严重的安全隐患。而很多无机固态电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，聚合物固体电解质相比于含有可燃溶剂的液态电解液，电池安全性也大幅提高。

(2)高能量密度：固态锂电池负极可采用金属锂，电池能量密度有望达到300～400Wh/kg甚至更高;其电化学稳定窗口可达5V以上，可匹配高电压电极材料，进一步提升质量能量密度;没有液态电解质和隔膜，减轻电池重量，压缩电池内部空间，提高体积能量密度;安全性提高，电池外壳及冷却系统模块得到简化，提高系统能量密度。

(3)循环寿命长：有望避免液态电解质在充放电过程中持续形成和生长SEI膜的问题和锂枝晶刺穿隔膜问题，大大提升金属锂电池的循环性和使用寿命。

(4)工作温度范围宽：固态锂电池针刺和高温稳定性极好，如全部采用无机固体电解质，最高操作温度有望达到300℃，从而避免正负极材料在高温下与电解液反应可能导致的热失控。

(5)生产效率提高：无需封装液体，支持串行叠加排列和双极机构，可减少电池组中无效空间，提高生产效率。

(6)具备柔性优势：全固态锂电池可以制备成薄膜电池和柔性电池，相对于柔性液态电解质锂电池，封装更为容易、安全，未来可应用于智能穿戴和可植入式医疗设备等。

需解决的主要技术难题

集成应用高容量正极材料、低膨胀率硅碳复合负极材料、高离子电导复合电解质膜的固态电池能量密度达到 350Wh/kg，固态电池产品实现装车配套，并形成5亿瓦时/年以上电芯制造产能。具体技术指标如下：1、 石墨烯复合硅碳负极材料：可逆比容量≥1500mAh/g；与石墨复配成700mAh/g容量负极时，充电时体积膨胀率<50%，循环1000次后容量保持率≥80%。2、 固态电解质膜：固态电解质膜厚度15μm；电化学窗口≥ 4.8V，离子电导率≥ 10-3 S/cm3、 固态电池技术：能量密度≥350Wh/kg, 循环寿命≥1000次，按国标GB/T31485通过过充、过放、挤压等电芯安全滥用测试。

期望实现的主要技术目标

固态电池应用于下一代新能源汽车和智能汽车，成本占整车的 50%左右，是其最关键的组件之一。商业化应用之后，将解决消费者对于安全性的担忧和续航里程的焦虑，届时，电动汽车将真正取代燃油车，形成万亿级别的市场。

处理进度