近期，在第五届新能源汽车及动力电池(CIBF2024重庆)国际交流会上，贝特瑞新材料集团股份有限公司研究院院长李子坤博士，作题为“固态电池用关键材料的研究进展”的主题演讲。

图为贝特瑞新材料集团股份有限公司研究院院长李子坤博士演讲

　　以下为速记内容：

　　各位参会的嘉宾，大家下午好!

　　最近这段时间比较火的、聊的比较多的应该是固态电池了，今天我也想借此机会，围绕固态电池的核心材料，把现在行业的发展情况，包括我们贝特瑞的情况跟大家分享一下。

　　锂离子电池的发展趋势

　　先看一下锂电池的应用需求，高安全、低成本、高比能这三个需求大家都很熟悉了。在满足这三大需求的情况下，还有更高性能方面的要求，比如快充。虽然现在快充需求提的比较多，不过基本需求还是这三个。

　　为了提升锂离子电池能量密度，在材料设计方面，贝特瑞想方设法在正负极材料上把能量密度提上去。比如负极已经达到600mAh/g以上，以硅为主，硅之后是什么，我们也在思考。

　　在电芯设计方面，电芯企业在努力做一些电芯结构的设计，来提升能量力度。

　　为了提升锂离子电池的安全性，在多种因素中，我们认为最基础的是从材料角度，对正负极材料表面的包覆层做优化，从而改善电池热失控的状态。

　　同时，在电池管理上，很多企业也在做电池系统的升级优化，包括智能检测等。在电池结构设计上，也引入了一些阻燃材料。

　　如何做到一款电芯体系既能保证它的高能量密度，又能保证高安全性?其实现在大家关注点都放在固态电池上了。

　　固态电池从某种意义上来讲，抛弃原有的有机电解液，本征安全肯定没有问题，又可以引入现在液态电池没法用的高容量的正负极材料，从高比能和高安全的角度来说，固态电池确实是一个很好的选择。

　　从去年开始，行业内对于固态电池的研究已经非常多了。从今年过完年到现在的这几个月，透露出来的关于中国的固态电池的信息量非常大的。比如上汽、广汽等，都有公开的报道。

　　消费类也有，vivo、OPPO、小米等，都有关于固态电池的应用报道。还有低空经济的发展，深圳市当前主要在推这个领域的应用。

　　固态电池的设计

　　对于固态电池的设计，从现在的液态电池到半固态，未来肯定是全固态，基本发展逻辑是这样。中国企业把很多焦点放在中间的半固态。未来我们觉得固态电池的理想状态应该就是全固态。日韩现在在全固态上投入比较多。

　　针对固态电池的发展路线，贝特瑞从技术、材料等方面也做了一些探索。

　　半固态领域，像我们的氧化物的电解质材料和聚合物的电解质材料，我们在大量去推进，同时，掺混、包覆、原位固化等技术，我们也在推进。

　　对于全固态硫化物的电解质材料，或将是未来全固态电池的首选。还有包括干法电极技术、低成本硫化物的合成，以及基于未来全固态搭建的金属锂负极的载体材料、锂金属负极骨架结构等，都将进一步发展。

　　接下来是半固态电池的一个设计思路。我列了一些公司，从他们公开报道的数据看，在电池能量密度、安全性上都有一些改善。

　　提到半固态，我们行业中很多专家也在说“治标不治本”，我们设想的固态应该就是全固态。但是，作为过渡期的半固态电池，它现阶段也发挥出一些优势。比如，从安全性能、还有倍率低温等，我们实验室实测数据显示，是有一些提升的。

　　现在面临的问题是成本和工艺问题，我们要解决如何把它实际投入使用的问题。

　　但是，一方面，目前行业中关于半固态的规范和标准并没有建立起来，要真的大规模推进，这些工作都要做。

　　另一方面，从配套的装备、材料、电芯设计，到整套系统的开发，其实也是需要产业链一起来推动。

　　介绍一下贝特瑞半固态电池材料的应用情况。我们目前市场应用已经覆盖到氧化物的固态电解质、聚合物的固态电解质，并覆盖3C、动力、储能领域。

　　对于半固态电池的设计，主要是把中间的电解液换成硫化物的固态电解质，并引入新型正负极高能量密度的正负极材料。

　　下面介绍一下全固态电池的设计思路。以丰田为代表，他们在固态电解质方面也暴露出一些问题，我们上次专门拜访了丰田，对方提到阻抗的问题，就是电界面和电极片之间的界面阻抗。关于电解质这个层比较厚的问题，他们用的是湿法涂布。

　　还有电极材料中，固态电解质的颗粒跟电活性物质的颗粒能够均匀混合，出现团聚的问题，想到用一些湿法的工艺。对于固态电解质和活性物质之间的缝隙问题，采用了等静压的技术。通过这些方式来解决现在全固态电池里面存在的一些问题。

　　全固态电池的产业现状，其优势包括高能量密度;抛弃了隔膜和电解液，引入固态电解质之后，带来空间利用率的提升、热性能提升。所面临的问题包括成本问题，硫化锂非常贵，还有固固界面的问题。

　　接下来介绍贝特瑞在全固态电池领域所做的应对策略。对于超高容量的9系的三元电池，为了提升它的安全性，我们做了一些原位包覆技术。对于硫化物的电解质材料，我们现在主要推进这些材料的研发和产业化。干法电极，我们已布局干法电极工艺，从而杜绝硫化物固态电解质与溶剂发生副反应;并开发适配的新型粘接剂。

　　固态电池关键材料的研究现状

　　在固态电池的关键材料上，硫化物和聚合物，以及氧化物这三种类型的电解质材料，我们现在都同步推进。

　　在氧化物的固态电解质材料里比较好的应该是高离子电导的材料。我们围绕着现在开发的材料适配于不同场景的材料也是来自以下四类：

　　比如说LATP，我们有一条小产线，产能达到年产100吨以上。现在我们已向市场小批量供货。

　　LLZO和LLZTO，也已在市场上小批量试。

　　LLTO，比较适用于石墨负极材料。

　　从贝特瑞氧化物固态电解质的应用特点来说，据客户反馈，在隔膜涂覆、极片涂覆带来的安全性，以及正极包覆的安全性、热稳定性、低温性能等都有一些提升。

　　贝特瑞聚合物固态电解质产品，据客户反馈，从循环、安全等角度来说，都有一些提升。

　　贝特瑞硫化物固态电解质产品，我们现在推的是BSS-1的这款产品。客户验证出来的结果显示，该款材料的稳定性、长循环，相比其他的材料要好一些，还获得大倍率的循环次数等数据。

　　因为收集到的数据还不是特别全，尤其硫化物的，在国内很多客户也是刚刚起步，而且目前国内还是以半固态的电池为主导，硫化物从去年开始，国内才开始加大投入的力度。

　　结论与展望

　　最后总结一下。现在的固态电池，不外乎半固态和全固态。在半固态体系里，我们现在的氧化物应用端主要来源于隔膜涂覆、极片涂覆、正极包覆，还有掺混，以及聚合物里的原位固化。

　　它的特点目前可以明确的，安全性能是肯定有提升的，以及倍率和低温性能的提升，尤其在磷酸铁锂材料里。

　　当前半固态电池处于市场推广和初期应用的阶段。中国推进的比较快。

　　全固态体系里的核心技术，最关键的是界面的问题。产业化面临的成本过高的问题，需要整个产业链一起来推动。

　　全固态电池面临的挑战，在材料层面，包括硫化物稳定性差，规模制备难，搭配高容量正、负极结构失稳等挑战。在电芯层面，包括全固态电池寿命、复合电极、界面失效、量产应用工艺等方面问题有待解决。

　　同时，全固态电池的机遇方面，为什么面临这么多困难，还是要去推?主要是因为全固态电池的确在高能量密度、高安全上有它自身的优势。现在我们需要干的就是整个产业链的突破，从装备、原材料、电芯设计、应用端我们都需要同步推进。

　　今天我的分享就到这里，谢谢大家。