有研趙昌泰-干法電極鹵化物電解質(zhì)賦能高比能全固態(tài)電池

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈論壇蘇州干法電極&鹵化物電解質(zhì)賦能高比能全固態(tài)電池趙昌泰有研（廣東）新材料技術(shù)研究院2024年7月有研廣東院基本情況廣東省科學技術(shù)廳佛山市禪城區(qū)人民政府有研（廣東）新材料技術(shù)研究院GRINM(GuangDong)AdvancedMaterialsTechnologyResearchInstitute?前瞻領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新?科技成果孵化轉(zhuǎn)化?產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)服務(wù)有色金屬新材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新發(fā)展的重要基地新興產(chǎn)業(yè)公共技術(shù)服務(wù)與國家戰(zhàn)略保障的重要平臺行業(yè)高端人才培養(yǎng)與輸送的重要高地有研廣東院基本情況國聯(lián)汽車動力電池研究院有限責任公司有研稀土研究中心能力—硬件條件：2300m2實驗室，200（-55℃)+120（-60℃)m2干燥間，5-60Ah固態(tài)電池軟包線、干法電極線、公斤級ALD、鋰蒸發(fā)設(shè)備等。4關(guān)鍵技術(shù)平臺測試檢測平臺關(guān)鍵材料平臺?500噸/年鹵化物固態(tài)電解質(zhì)生產(chǎn)線?0.1GWh干法電極中試線?60Ah全固態(tài)軟包電池線研究中心能力—軟件知識產(chǎn)權(quán)（23年）：申請專利30余項，授權(quán)10項+國際專利2項，在NC，JACS，Angew等期刊發(fā)表論文5篇基礎(chǔ)：鹵化物電解質(zhì)、干法正極、干法電解質(zhì)膜、硅基負極、5Ah軟包電池影響力：參與多家國家級全固態(tài)電池平臺（創(chuàng)新聯(lián)合體、鏈主項目、示范應(yīng)用工程）央企資源5｜知崇禮卑止于至善研究特色及優(yōu)勢鹵化物電解質(zhì)材料干法電極工藝原型電池技術(shù)6｜知崇禮卑止于至善全固態(tài)電池消費者國家政策國家戰(zhàn)略7全固態(tài)鋰電池技術(shù)路線2023年：全固態(tài)電池創(chuàng)新聯(lián)合體、產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新平臺、產(chǎn)業(yè)鏈鏈主、示范應(yīng)用工程有研廣東院固態(tài)電池中心硫/鹵化物電解質(zhì)202X年400Wh/kg............88全固態(tài)電池進展豐田與出光興產(chǎn)豐田與出光興產(chǎn)交付100Ah電芯QS零外壓5Ah固態(tài)電芯上汽智己L6廣汽昊鉑2027年小批量生產(chǎn)國軒金石電池寧德時代低空經(jīng)濟低空經(jīng)濟高比能、高安全全固態(tài)動力電池裝車面臨的挑戰(zhàn)能量密度界面副反應(yīng)高活性物質(zhì)占比厚電極高致密化正極極片高熱穩(wěn)定性正極：容量發(fā)揮、表面包覆、析氧、強氧化性、開裂、正極極片高熱穩(wěn)定性電解質(zhì)膜薄、高強度、一致性電解質(zhì)：離子導、納米化、空氣\溶劑穩(wěn)定性負極失效化、空氣\溶劑穩(wěn)定性負極極片電芯層級壓力、枝晶電芯層級體積變化負極：動力學緩慢、壓力大不安全、倍率差、枝晶、成本高結(jié)構(gòu)設(shè)計負極：動力學緩慢、壓力大不安全、倍率差、枝晶、成本高結(jié)構(gòu)設(shè)計成型效率邊緣處理熱固定一致性界面層級電極層級制備工藝：干法、濕法材料層級制備工藝：干法、濕法材料層級環(huán)境干法電極濕法涂布等靜壓切-疊-固-封化成分容精度裝備層級系統(tǒng)層級新方法新標準檢測設(shè)備檢測層級裝車層級裝車層級成組形式溫度管理加壓全固態(tài)電池研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)負極：循環(huán)、倍率、壓力鋰金屬安全性、加工性鋰金屬枝晶、倍率差鋰金屬安全性、加工性鋰金屬枝晶、倍率差電解質(zhì)：小粒徑、高離子導、低成本電解質(zhì)膜：電池質(zhì)量高強度、一致性正極：正極：能量密度1.高活性物質(zhì)占比2.高面容量3.電極制備工藝4.界面及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定裝備開發(fā)1.干法電極成套設(shè)備2.高精度切-疊-固-封機3.連續(xù)化等靜壓設(shè)備鹵化物固態(tài)電解質(zhì)鹵化物全固態(tài)電池成本計算7%3%8%7%3%8%3%7%5%67%正極NCM正極NCM鋁箔銅箔隔膜電解液電池殼石墨材料成本目前651硫化物電解質(zhì)400目標651硫化物電解質(zhì)硫化鋰700Li3InCl6200Li3ZrCl6電解質(zhì)20新型鹵化物電解質(zhì)5止于至善止于至善液態(tài)電池與固態(tài)鋰電池成本初分析表1.材料成本對比65Cl3ZrCl6新型5圖1.電芯材料成本結(jié)構(gòu)7%7%3%8%3%7%5%67%正極正極NCM鋁箔銅箔隔膜電解液電池殼石墨2%2%2%2%21%1%2%72%正極NCM鋁箔銅箔電解質(zhì)電池殼石墨6%6%5%24%57%6%2%正極NCM鋁箔銅箔電解質(zhì)電池殼石墨7%7%5%13%6%3%66%正極正極NCM鋁箔銅箔電解質(zhì)電池殼石墨8%6%4%7%3%72%新型鹵化物電芯正極NCM鋁箔銅箔電解質(zhì)電池殼石墨表2.三元電池度電成本善至善至3ZrCl6新型鹵化物電解質(zhì)進展中科大姚宏斌LiTaLaCl缺點：缺點：1.空氣穩(wěn)定性（吸水）2.密度（占比高）3.溶劑穩(wěn)定性（溶劑溶解）4.與集流體反應(yīng)中科大馬騁LiZrCl中科大馬騁LiZrCl物理所胡勇勝物理所胡勇勝西安大略大學&國聯(lián)LiInCl可恢復(fù)20萬/噸什么是干電極無溶劑電極制備過程：原纖化-輥壓、靜電噴涂、熱壓等2011年Maxwell超級電容器2019年以2.35億美元被特斯拉收購鋰電池生產(chǎn)工藝NMP回收為什么用干電極節(jié)省涂布、溶劑回收等設(shè)備，降低成本、空間固態(tài)電池固態(tài)電池濕法電極及電解質(zhì)膜工藝?溶劑嚴重影響電解質(zhì)離子電導率（硫化物、鹵化物尤其小粒徑?粘結(jié)劑包覆阻擋離子傳輸?非活性物質(zhì)占比高（粘結(jié)劑、導電劑、電解質(zhì)）意義?厚電極影響更嚴重干法電極原理PTFE剪切力、壓力成膜過程減薄材料篩選預(yù)纖維化多級纖維化減薄材料篩選預(yù)纖維化預(yù)混纖維化成膜、修邊集流體復(fù)合、壓實預(yù)混纖維化成膜、修邊干法電極干法電極+固態(tài)電池干法電極干法電極+固態(tài)電池專利文章國際研究進展46804680，正負極都是干法歐洲干法電極聯(lián)盟干法電極固態(tài)電解質(zhì)膜全固態(tài)電池21