电池■新知｜寻找下一个超级电池( 三 ) 锂离子|材料|固态

创新思路催生新型电池

为了提升产品安全性，长城汽车旗下子公司蜂巢能源科技有限公司推出的四元正极材料，打开了动力电池产业发展的新通道。

“所谓四元材料电芯，指的是在三元锂电池体系基础上掺杂其他元素，这一元素会使晶粒之间的边界强度增强，进而减少在有害的相转化过程中微隙的形成。 ”蜂巢能源总经理杨红新说，同三元锂电池相比，四元电池能实现耐热更好、产气少、安全性更高的特点，最终呈现在动力电池上就是容量更高、寿命更长、安全性更好。

“四元材料电芯将在年底前完成材料开发，并于2022年11月实现基于四元材料的电芯商业化量产。 ”杨红新介绍。

除此之外，大量的研究也在致力于寻找新的材料和化学品以辅助或替换锂离子晶格或电池的其他部分。如，古迪纳夫团队正在进行的全固态电池研究，便是对锂电池未知事项的探寻。

“能量密度和安全性高是固态电池的最大特点。 ”王波说，固态电池通过在化学体系上降低电池的可燃性，利用固态电解质传输离子，降低在内部短路和受外力破坏情况下电池的热失控程度，在理论上是有安全优势的。另外，固态电池在正、负极材料选择上范围更宽，可进一步提高电池的能量密度。

“但当前市面上的固态电池，通常是有机电解液里面加了一些固态，或者是在固态里面加了有机电解液。 ”王波坦言，想要提高安全性，还是全固态电池更安全，但全固态电池是一个非常困难的研究方向。

近日，日本东北大学和高能加速器研究组织的科学家，开发出一种新的复合氢化物锂超离子导体。

研究人员表示，锂离子传导固体电解质是全固态电池的关键组成部分，但大多数现有的固体电解质具有化学/电化学不稳定性，不可避免地会在界面处引起不必要的负反应，导致界面电阻增加，在重复充放电期间极大地降低电池的性能。通过设计氢簇（复合阴离子）结构实现的这一新材料，对锂金属显示出了极高的稳定性，使锂金属有望成为全固态电池的最终阳极材料，催生出迄今能量密度最高的全固态电池。

在我国，动力锂离子电池产业快速发展、全球汽车电动化趋势日益明显的形势下，众多企业也开始加速布局固态电池研究。

据了解，宁德时代新能源科技股份有限公司在聚合物固态锂金属电池和硫化物基固态电池方向分别开展了相关的研发工作并取得了初步进展；比亚迪股份有限公司申请了一种全固态锂离子电池正极复合材料及固态锂离子电池发明专利，并积极推进固态电池项目商用；江西赣锋锂业股份有限公司正在对固态电池进行广泛试验工作，推动第二代固态锂电池技术成熟化，实现第三代固态锂电池可研。

电池■新知｜寻找下一个超级电池。“我们建有固态电池实验室，正在持续关注固态锂电前沿技术信息，已开展前瞻性开发工作。 ”杨红新表示，预计在2025年左右固态电池将应用于量产车上，并逐步实现产业化。

电池■新知｜寻找下一个超级电池。从钴酸锂电池到磷酸铁锂电池、三元锂电池，以及最新前沿的全固态电池，看似遥远的诺贝尔光芒，已经照亮了动力电池产业。（采访人员王璐丹）