【锂电名人堂】陈渊博士:高能量密度全固态锂电池

起点锂电网2018-09-02 07:36:16

若要评选2017年电池行业的明星词汇,非“高能量密度”莫属。在中国“2020年单体350wh/kg、系统250wh/kg”的战略规划下,高能量密度俨然已经成为电池发展的主旋律,在此背景下,固态电池等新兴锂电技术顺势登上了历史的舞台。

2017年,电池技术突飞猛进的一年,以锂电之父约翰·古德诺夫为起点,各大企业及研究机构相继在“固态电池”的战场中亮剑;由宝马、戴姆勒、通用、大众、丰田、本田、现代等主流车企牵头,“固态电池”驶入了行业快车道。

陈渊博士,现任桑德新能源研究院主任工程师。是成功制备出世界首个具有活性的采用硅负极的全固体薄膜锂电池的研究学者,2006年获得于中科院物理化学专业博士学位,曾先后就职于北京大学、中信国安盟固利有限公司、加拿大滑铁卢大学、新加坡共和国理工学院等知名企业和科研院校,有丰富的正负极材料开发、动力电池、全固态锂电池工作经验,熟悉软包动力电池设计、电芯结构设计、电化学测试分析平台开发等。先后参与硅负极、耐高温正极材料、高能量密度动力锂电池开发、全固态锂电池性能开发与应用、动力电池劣化失效机制研究等多项国家级科技项目,申请相关专利12项,在国内外期刊上发表相关SCI论文8余篇。在锂电行业从业11 年,取得丰硕的研究成果,并且成功制备出世界首个具有活性的采用硅负极的全固体薄膜锂电池。


图 全固态薄膜电池


图 扫描电镜图 

2018年1月6日,由新能源汽车行业知名公众号“连线新能源”和杭州水云间信息技术有限公司主办的新能源汽车百家讲坛第40期在上海如期举行。桑德集团新能源研究院主任工程师陈渊博士应邀出席会议并围绕“全固态锂电池核心技术与产品应用前景”做主题报告。

来自于整车厂、电芯企业、PACK企业、电机电控企业、充电桩企业、高校研究机构,以及上下游合作伙伴,近170名业内精英齐聚一堂,在桑德新能源研究院技术专家陈渊博士的分享下,聚焦主题,深度风暴。就全固态锂电池核心技术与产品应用前景,陈渊博士做了如下讲解:

未来新能源汽车产业发展的主要矛盾,将集中在人们对续航里程日益增长的美好向往与动力电池能量密度增长缓慢之间的矛盾。我国政府将动力电池的技术目标设定在2020年单体能量密度300Wh/kg、2025年单体能量密度500Wh/kg,500Wh/kg就算是三元锂电也难以堪此大任。现有体系的锂电池的能量密度基本上很难突破300Wh/kg。受困于这个难题,作为“下一代锂电池技术”,固态电池以其天生具有的高能量密度和高安全性成为人们梦寐以求的理想对象。

众所周知,锂离子电池的出现起源于日本,至今已有25年左右的历史,而真正用作电动车动力系统只有10多年,锂离子电池很年轻但是进步很快,而全固态锂电池的概念比锂离子电池出现的更早。

车用动力锂电池,除需满足长续航里程和大功率充放电的要求外,安全性尤为重要。与商用锂离子电池相比,全固态电池最突出的优点是安全性。固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,因而全固态电池具有固有安全性和更长的使用寿命。

但是目前前商品化的薄膜全固态锂电池因整体能量密度低限制了其应用,仅用于特殊器件。所以基于种种问题,高能量密度固态电池的商业化之路崎岖坎坷。陈渊博士就以下问题,谈了自己的看法:

如何通过廉价的方法将固态电解质层的厚度控制在10微米以下甚至于几百纳米,以求得单体电池达到更高的能量密度?需研发低成本的新方法:液相法合成电解质纳米粉体及在正极层上热涂成膜等,避免薄膜转移过程破碎。

采用薄金属锂作为负极,全固态电池的安全性和长寿命如何做到比现有液态锂电池的更优更长?可使用热蒸镀金属锂等可控生成技术能将金属锂薄膜制备成微纳米级,以此提高全固态电池的安全性和寿命。

如何将全固态电池的界面阻抗降低到与现有液态锂电池可媲美的程度?致力于研发廉价的新工艺:气固液三相流化床法、磁控溅射法等在粉体表面形成均匀纳米包覆层可提高固/固界面接触性和稳定性。

目前真正意义上的高能量密度全固态金属锂电池仍未产业化,国内外研发制造设备差距不大,基本处于同一水平。全固态电池作为锂电池未来发展的一个方向,全球范围内已有多家企业开始布局,对高能量密度全固态金属锂电池研发投入力度逐步增大。全固态动力电池的技术进步对推动我国新能源行业发展具有重要意义和实用价值。

桑德特设的新能源研究院,目前对全固态电池给予高度关注,并把高能量密度全固态金属锂电池产业化列为新能源研究院近期的目标之一。目前一些前期工作已经开展,很多技术条件已经具备,有信心开发出安全且性价比高的高能量密度全固态金属锂电池。

来源:桑德集团微博



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