徐林:固态电池因性能优势成为下一代储能技术核心方向

武汉理工大学材料复合新技术全国重点实验室教授/博导徐林认为,固态电池凭借不可燃、无腐蚀、不挥发的电解质特性,以及高安全、长循环、高能量密度的产品优势,成为下一代储能技术的核心方向。

ABEC 2025丨第12届中国(苏州)电池新能源产业国际高峰论坛现场

ABEC 2025丨第12届中国(苏州)电池新能源产业国际高峰论坛现场

我爱电车网 1111日讯(肖何 江苏苏州 图文直播)11月11-13日,由中关村新型电池技术创新联盟、ABEC组委会主办,电池网、海融网、我爱电车网、能源财经网、电池百人会联合主办的ABEC 2025丨第12届中国(苏州)电池新能源产业国际高峰论坛在苏州相城举行。

本届论坛以“求新应变 重塑价值——中国电池新能源产业大洗牌周期下的定力与韧性”为主题,汇聚了500+来自全球电池新能源产业链的“政、产、学、研、金、服、用”各界精英代表。与会嘉宾通过多维度思想交锋与前沿洞察分享,共同探索新周期下的发展路径,推动价值对话与资源精准对接,共同擘画产业高质量发展的新增长曲线,为全球电池新能源产业注入可持续的发展动能。

武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室教授/博导徐林

武汉理工大学材料复合新技术全国重点实验室教授/博导徐林

11日上午,武汉理工大学材料复合新技术全国重点实验室教授/博导徐林在论坛上作了题为《聚合物基固态电解质与固态电池的关键技术》的主题演讲,分享了固态电池的现状和挑战、聚合物固态电解质、有机无机复合固态电解质、阻燃电解质产业化进程等,我爱电车网摘选了其部分精彩观点,以飨读者:

徐林在论坛现场分析,电动汽车、智能电网、下一代移动终端、生物探测、尖端国防设备等多个领域对高性能储能器件有重大需求,应用的追求目标是为了高能量密度、高安全性、长寿命。而固态电池凭借不可燃、无腐蚀、不挥发的电解质特性,以及高安全、长循环、高能量密度的产品优势,成为下一代储能技术的核心方向。

“目前,国内外有非常多的机构研究和开发固态电池,其中包括高校和科研院所以及企业,研究方向也是各有侧重的。一些高校和科研院所,主要在固态电解质新机理的发现以及新材料的发现,企业则更多关注固态电池电芯技术和工程化应用的突破。”徐林表示,目前产业化程度较高的多为半固态或准固态体系,全固态电池虽处于研发阶段,但已有多家机构取得重要进展。

但与此同时,固态电池产业发展依然面临着离子输运和界面稳定性的关键科学问题。

徐林指出,“无论是无机固态电解质的界面接触差、空气中不稳定,还是聚合物固态电解质的热稳定性差、离子电导率低,固态电池赛道的核心研究挑战主要集中在两点:一是电极与电解质界面不稳定,易引发锂枝晶;二是电解质缓慢的离子传输。”

据徐林介绍,其团队主要聚焦聚合物固态电解质,虽然聚合物拥有较高的安全性、较好的电极兼容性,以及较高的可加工性,但也依然面临离子传输能力较差,电极-电解质界面化学稳定性差的挑战。

以聚碳酸酯基电解质为例,徐林进一步介绍称,该材料面临界面化学不稳定、易界面分解的核心难题,在研究过程中,其团队提出了侧链锚定的聚碳酸酯基聚合物固态电解质的解决策略:基于侧链锚定的电解质设计思路,借助侧链对主链易降解官能团的化学保护,增强固态电池的界面稳定性。

实验数据显示,使用侧链锚定型聚合物电解质组装的固态锂金属电池在960次稳定循环后仍保持高达80.0%的容量保持率;组装的三元8系/锂金属软包电池能够在0.5 C室温条件下稳定循环,容量保持率为86.8%。

此外,针对有机无机复合固态电解质有机相和无机相的兼容性问题,徐林团队提出了分子尺度有机无机复合固态电解质概念,通过制备超细纳米线(直径<1nm,长度>500nm)和使用混合溶剂策略,使纳米线在聚合物中实现单分散,构建分布均匀且连续的有机-无机三维锂离子传输网络。超细纳米线的引入又使复合固态电解质膜的结晶度降低,增强分子链段运动。这样,锂盐得到充分解离,释放更多自由锂离子, 利于锂离子传输和界面稳定。

这种复合固态电解质可以让LFP | CPCSE | Li固态电池在0.5C下循环1000圈容量保持率为87.7%,在1C下循环700圈容量保持率为80.7%;让NCM | CPCSE | Li固态电池在0.5C下循环250圈容量保持率为93.7%。

针对阻燃电解质界面化学不稳定的核心难题,徐林团队制备了一种不含活性氢的全阻燃电解质。新型全阻燃型电解质通过甲基化分子设计取代腈类添加剂中的活泼α-H,实现了电极电解质界面优异的还原稳定性。实验显示,锂金属浸入阻燃电解质中静置90天,锂金属表面和溶液的颜色均没有明显的变化。从作用机制来看,腈类化合物改变了Li+的局部环境,增加DMMN含量可以促进锂盐的解离,提高Li+的迁移数和离子导电性;XPS和TOF-SIMS揭示了无机物质(例如LiF)与柔性有机成分共同形成了坚固而有弹性的界面保护层。

通过阻燃测试和电池性能测试,新型电解质展现出优异的阻燃性能:在2.0C下,LiFePO‖ Li电池循环超过750次,容量保持率高达99.9%;NCM811 ‖ Li电池具有高容量保持率和倍率性能,电压至4.5V时,仍表现出良好性能。

在产业化进程方面,徐林表示,其团队已搭建起完善的研发转化平台,中豫飞马新材料技术创新中心拥有全程1‰干燥房的固态电池中试组装线,具备软包电池及4680圆柱电池制造能力;湖北隆中实验室配备电池实验室以及电极材料、软包电池中试线,电池热安全全套检测实验室。

基于这些平台,徐林团队也开发了适用于不同场景的系列储能产品。

最后,关于固态电池的未来发展,徐林谈了自己的四点看法:

理性看领域,坚持深探索:辩证看待固态电池的优势与难关,不夸大亦不抵制,同时明确有必要持续推进固态电池研究工作。

客观评体系,多路线并行:聚合物、氧化物、硫化物三大电池体系无绝对优劣,均具备发展潜力与待解问题,都值得投入研究。

兼顾性能与基础,突破科学瓶颈:追求固态电池性能的同时,需重视基础研究和技术创新,聚焦从0到1的科学突破,系统性解决核心科学问题。

明确方向抓机遇,拓展应用空间:应将高安全、高电导率的复合固态电解质作为核心发展方向,其不仅能为新型正负极材料提供更广阔的应用空间,还能为电池构型创新提供更多选择。

(以上观点根据论坛现场速记整理,未经发言者本人审阅。)

ABEC 2025