上海硅酸盐所陶瓷基锂氟转换固态电池研究取得系列进展

  锂金属负极理论容量高、反应电位低，因此锂金属电池具有更高的单位体积内的包含的能量和更广泛的正极材料选择，然而有机电解液的易燃性和锂枝晶的不可控生长使得锂金属电池存在一定安全风险隐患。采用固态电解质取代电解液可以在根本上提高电池的安全性和稳定能力。其中掺杂的石榴石型固态电解质Li7La3Zr2O12（LLZO）具有室温离子电导率高、电化学窗口宽、对锂金属稳定等优势，是氧系陶瓷电解质的首选。然而LLZO面临着表面易形成Li2CO3钝化层、与锂金属界面接触差等问题，导致负极-电解质（Li/LLZO）界面存在大的界面阻抗，严重阻碍了锂离子的界面传输，而且不均匀的界面接触易引起锂金属的局部沉积，导致锂枝晶在陶瓷晶界处的生长，这些限制了固态锂金属电池的发展。因此，实现Li/LLZO界面的钝化层消除/转换和亲锂润湿改性具备极其重大意义。

  不同于传统的机械抛光、高温还原和酸刻蚀等去除Li2CO3钝化层的方法，该团队提出一种通过原位气体释放将Li2CO3巧妙转化为Li3PO4离子导电晶域的策略。二氢亚磷酸钠（NaH2PO2）乙醇溶液可以浸润到Li2CO3钝化层内部，在200°C温和条件下，NaH2PO2发生热分解并原位释放出PH3蒸汽，PH3扩散可将Li2CO3充分磷化成Li3PO4。形成的以Li3PO4和热分解产物Na2HPO4为主的界面层在熔融锂化后促进了Li3P、Li2O和Na2O等组分的界面富集，该界面具备优异的对锂浸润性和锂离子传导性，Li/LLZO界面阻抗可降低至室温下2Wcm2。界面层从钝化到活化的转变可有效抑制锂枝晶的成核与生长，使得Li/Li对称电池在室温下具有高达2.6 mA cm-2的临界电流密度，在0.1 mA cm-2下可稳定循环1500小时之后。锂沉积/剥离的高库伦效率使得Li/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2固态电池即使在低N/P比（约为4）和高截止电压（4.5 V）的条件下仍可在室温稳定循环。多电子反应的转换型正极材料FeF3（850 Wh kg-1、1400 Wh L-1）和CuF2（936 Wh kg-1、1843 Wh L-1）具有更高的理论容量和单位体积内的包含的能量，但在电解液体系中面临着活性物质溶解和体积膨松化的问题，陶瓷固态电解质通过界面压实和质量迁移抑制可有效解决这些挑战。界面改性后的Li/FeF3和Li/CuF2固态电池表现出高的转换反应可逆容量（400-500 mAh g-1）和倍率性能（3C下251.2 mAh g-1），该工作特别借助陶瓷体系，突破了铜基氟化物正极（常被认为只适用于一次电池）的可逆循环难题。这种界面浸润去垢模式为实现高比能固态锂金属电池提供了简单可行的解决方案（Materials Today2022, 61, 65-77）。

  基于Li/LLZO界面难以在反复锂沉积/剥离演变中持久愈合的问题，该团队提出了一种“可合金粘流体焊接”策略，以构筑具备高度自愈合能力的Li/LLZO界面层。通过热激发诱导三苯基锑（TPA）中苯环面间的p-p共轭相互作用，使其自组装成油性导电网络，进而形成类液态金属的流体聚合物（a-TPA）。该粘性流体通过简单刮涂易均匀地附着在LLZO陶瓷表面，经过热锂化和电化学锂化，可原位构建以Li3Sb、LiSbO3和Li2C2等成分为主的离子/电子混合导电层，其表现出对锂金属的耐久浸润性和优异锂扩散行为，对应界面的面电阻可降低至60oC下6Wcm2。受益于陶瓷界面对转换反应产物的限域和压实，Li/a-固态电池表现出长循环和高倍率性能（0.2 C和2C下的可逆容量分别为520 和330 mAh g-1），Li/a-电池同样表现出显著优于电解液体系的可充性能（Adv. Funct. Mater.2022, 2208013, DOI: 10.1002/adfm.202208013）。

  上述工作的第一作者是上海硅酸盐所博士生刘洋洋、博士生孟俊威，通讯作者是上海硅酸盐所李驰麟研究员，相关研究得到了国家自然科学基金和上海市科委等项目的资助和支持。

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  北极星储能网获悉，近日，工信部就《锂电池行业规范条件（2024年本）》修订征求意见。修订版对于储能电池要求没有变化，但新增固态电池有关要求：固态单体电池单位体积内的包含的能量≥300Wh/kg，电池组单位体积内的包含的能量≥260Wh/kg，循环寿命≥1000次且容量保持率≥80%。文件如下：

  北极星储能网获悉，科力远1月30日在投资者互动平台回复投资者提问时表示，公司以电池材料产品起家，已完成镍氢电池产业链闭环，正积极构造锂电-储能产业链闭环，在电池材料及相关领域的丰富技术经验积累帮助公司较为顺利的实现了新型固态电池材料的小试实验，我们将争取在2024年尽快完成中试验证。

  北极星储能网获悉，1月29日晚，高乐股份发布了重要的公告，旗下全资子公司与重庆尼古拉科技产业研究院有限公司签署协议，委托对方研究开发“纳米固态钠离子电池成套技术开发研究项目”。公告显示，1月28日高乐新能源科技（浙江）有限公司（简称“高乐新能源”）与尼古拉研究院签订《纳米固态钠离子电池成套技术

  北极星储能网获悉，1月28日，在重庆潼南高新区的尼古拉科技产业研究院纳米级固态电池中试生产线上，第一块大容量高能量密度纳米固态钠离子电池中试产品下线。该款电池基于尼古拉科技产业研究院自主研发的高性能正、负极材料，结合负极表面纳米改性、低温电解液配方和电解液原位固化等先进的技术，电池能

  1月16日，美国全固态电池企业SolidPower宣布，公司已进一步深化了与SKOn的合作伙伴关系，达成了三项新的合作协议：研发许可、产线安装和电解质供应。预计这些合作协议将为SolidPower带来大约5000万美元的收入。SolidPower表示，这些新的合作协议将扩大SolidPower在韩国的业务，强化双方在固态电池领域

  “全固态电池有可能2030年左右实现产业化……，产品性能上具有技术颠覆的潜力……，我们要居安思危。”中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在谈及中国为何要发展全固态电池时说到。欧阳明高认为，对于汽车技术而言，1%是很重要的市场占有率，所以不需要替代到50%，替代1%就已经具有突破性意义。2024年1

  翔丰华1月15日在投资者互动平台表示，公司时刻关注行业前沿动向与发展的新趋势。公司已与清陶能源签署战略合作协议，双方约定将在固态/半固态电池高比容负极材料关键研发技术、供应等方面达成全面战略合作，具体合作进展请关注公司公开披露信息。

  1月10日，中固时代（北京）新能源科技有限公司（以下简称中固时代）与乌鲁木齐经开区（头屯河区）签订投资协议，将投资建设固态锂电池系统项目。据悉，2024年，中固时代将在经开区（头屯河区）投资建设年产2吉瓦时的固态锂电池系统项目，一期项目预计投资约9000万元，有望上半年投产。后期将逐步扩大投

  2024年的第一个月尚未过半，海外已频频传来固态电池技术“突破”的消息。日本电池企业Maxwell开发出圆柱形全固态电池，容量达到200毫安时，比传统方形电池容量高出25倍，且在耐热性和循环寿命等方面都具有优良表现，样品最早可于本月出货。美国固态电池公司QuantumScape宣称，其固态电池通过了大众集团

  星源材质1月11日在投资者互动平台表示，业内一致认为，在中长期内，液态电池和半固态电池将是未来电池市场的主体，二者均需要用隔膜。公司对下一代电池技术的发展从始至终保持密切关注，并积极进行研发技术、知识产权专利及市场端的布局。目前公司已为FREYRBatteryNorwayAS等客户供应半固态电池隔膜，

  1月9日上午，总投资50亿元的重大内资项目——国机巨电半固态电池项目开工仪式在江苏如东经济开发区（高新区）举行。项目由中国机械工业建设集团有限公司、福建巨电新能源股份有限公司投资建设，总投资50亿元，占地面积600亩，全面达产后预计可实现年应税销售约90亿元。

  北极星储能网获悉，2月5日，贵州省新型工业化工作领导小组发布印发《关于加快建设贵州新能源动力电池及材料研发生产基地的实施建议》（以下简称《意见》）的通知。《意见》指出，打造储能电池产业新赛道。着力培育电化学储能电池产业体系,围绕电化学储能电池上游磷酸铁锂正极材料、钠离子电池正极材料

  容百科技2月1日公告，公司与LGEnergySolution,Ltd.（简称“LGES”）于近日签署《联合研究与开发协议》。双方将充分的发挥各自优势，围绕磷酸锰铁锂（以下简称“LMFP”）、无前驱体正极材料和中镍高电压等材料领域，开展全面深度的合作，包括但不限于技术开发、生产制造、产品营销售卖等。双方还将建立不定期

  北极星储能网获悉，1月30日晚间，天齐锂业发布2023年度业绩预告，预计2023年归母净利66.2亿元—89.5亿元，同比下降62.9%—72.56%。关于2023年度公司业绩变动的根本原因，天齐锂业表示：1、受锂化工商品市场波动的影响，公司锂化工产品营销售卖价格较上年下降，锂化工产品毛利下降；2、锂精矿售价较上年上涨

  北极星储能网获悉，1月28日，四川绵竹市举行湖州超钠新能源科技有限公司规模化储能钠离子电池关键材料产业化项目签约仪式。湖州超钠新能源科技有限公司规模化储能钠离子电池关键材料产业化项目总投资30亿元，将在绵竹建设8万吨级钠离子电池正极材料的生产基地。项目总规划用地300亩，建成投产后将实现

  北极星储能网获悉，近日，钠科能源与无锡盘古新能源有限责任公司（以下简称“盘古新能源”）签署战略合作协议。根据协议，双方将依托各自优势，以市场为导向，在钠离子电池及关键材料的开发及产业化方面开展深度战略合作，并为未来3年不低于3000吨的供销计划提供了明确的目标指引。资料显示，钠科能源

  北极星储能网获悉，1月18日，有研新能源材料（江西）有限公司（简称有研新能源）“下一代锂离子电池正极材料项目”在江西省新余市举行开工奠基仪式。据了解，有研新能源“下一代锂离子电池正极材料项目”由中国有研联合赣锋锂业等单位投资建设，项目总用地面积100亩，建设年产万吨的下一代锂离子电池正

  北极星电池网获悉，1月15日，天齐锂业年产3万吨锂盐项目江苏张家港市政府网站公示。据悉，为满足天齐锂业产业高质量发展需求，维持锂化合物及衍生物产品产业链的稳定，填补市场缺口，基于别的地方已有的生产基础，天齐锂业新能源材料（苏州）有限公司拟投资建设年产3万吨电池级单水氢氧化锂及6万吨无水硫酸钠

  锂离子电池在2019年获得诺贝尔化学奖认可，现在变得无处不在，从智能手机到电动汽车为所有东西供电。锂离子电池在不一样的地区有不同的类型，即欧洲和北美的NMC/NMCA和中国的LFP。前者具有更高的单位体积内的包含的能量，而后者具有较低的成本。（文章来自微信公众号：国际能源小数据ID：gh_fcc26c741888）考虑不同类型，

  12月28日晚间，贝特瑞公告，集团下属子公司贝特瑞（江苏）新材料科技有限公司及BNUOINTERNATIONALHOLDINGPTE.LTD.（以下简称“BNUO公司”）为实施锂电池正极材料战略布局，拟与摩洛哥王国签署《投资协议》，计划通过BNUO公司在摩洛哥设立项目公司投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目，项目预计总投资

  碳酸锂当量（Lithiumcarbonateequivalent，LCE）表示化合物中的锂含量，以碳酸锂表示。这种形式是原锂的初级加工形态，用于电池和各种其他应用。全球锂市场正在经历迅速增加，2022年的消费量增长了30%。（文章来自微信公众号：国际能源小数据ID：gh_fcc26c741888）那么，什么导致了锂市场的繁荣？1、20

  丰元股份12月22日公告，董事会赞同公司考虑外部宏观环境及行业变化等客观原因和项目实施的真实的情况，在募投项目实施主体、实施方式、项目用途及投资规模均不发生变更的情况下，将公司募投项目“年产5万吨锂电池磷酸铁锂正极材料生产基地项目”达到预定可使用状态的时间延期至2024年9月。本次募集资

  LG新能源公司1月25日表示，将向美国初创公司SionPower进行股权投资，以开发下一代电池。这笔投资将用于开发锂金属电池的技术合作，这种电池使用锂金属阳极而不是石墨或硅阳极，与现有的锂离子电池相比，能轻松实现更高的能源效率。LG新能源没有透露这笔投资的具体金额和其他细节。

  美国国橡树岭国家实验室（ORNL）的科研人员开发出一种新型锂基固态电解质材料Li9N2Cl3。该材料表现出优异的锂相容性和大气稳定性，可用来制造高面积容量、持久的全固态锂金属电池。Li9N2Cl3具有无序的晶格结构和空位，有效促进了锂离子传输，且由于其固有的锂金属稳定性，可以在10mA/cm2的电流密度和10

  近日，深圳欣视界科技有限公司（下称：欣视界）正式完成Pre-A+轮亿元融资，本轮融资由高瓴创投（GLVentures）领投，智慧互联基金、齐鲁前海基金、客户亿航智能和老股东峰和资本等跟投。融资将大多数都用在研发技术、市场开拓和产线生产交付等。据公开资料显示，欣视界成立于2020年，是一家专注于固态锂金属

  近日，中国科学技术大学姚宏斌课题组、李震宇课题组与浙江工业大学陶新永课题组合作，设计开发出镧系金属卤化物基固态电解质新家族LixMyLnzCl3(Ln为镧系金属元素，M为非镧系金属元素)。实现无任何电极修饰且室温可运行的全固态锂金属电池。相关研究成果于4月5日发表在Nature杂志上。

  开发单位体积内的包含的能量高、安全性能好的锂金属电池体系具备极其重大意义。相比于传统嵌入反应型电池，锂-氟化铁转换反应型电池在质量和体积单位体积内的包含的能量上具有2-3倍的优势（例如，相比于Li-LiCoO2的350Wh/kg，Li-FeF3的850Wh/kg），能够完全满足下一代移动电源对超长续航能力和便携性的要求。然而，该电池体系通常会遭受正极

  近日，中国科学院大连物理化学研究所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅研究员、郑双好副研究员团队，设计了三维多孔导电亲锂的Ti3C2TxMXene骨架用于高容量、无枝晶金属锂负极，匹配三维多孔导电、超高载量磷酸铁锂正极，研制出高单位体积内的包含的能量、长寿命锂金属电池。锂金属

  近日，在2022全国大众创业万众创新活动周之“锂金属电池创新技术论坛”上，盟维科技位于合肥经开区的锂金属电池自动化制造线创新实验室正式启用。据悉，盟维科技自主开发的新一代锂金属电池单位体积内的包含的能量已突破550Wh/kg。该公司研发的450Wh/kg锂金属电池也在两年前实现商业化量产交付。锂金属电池也被

  电池代有新材出，各领风骚数十年。在过去的一个多世纪，电池行业的发展一直伴随着技术革命。从铅酸电池、镍镉电池，到碱性电池、镍氢电池，再到锂离子电池。如今，比锂离子电池能量密度更高的锂金属电池，正在加速其产业化进程。（来源：微信公众号“电池中国”ID：cbea_battery作者：马斯克斯）日前，

  北极星储能网获悉，9月19日，据外国媒体报道，美国哈佛大学科学家为电动汽车开发了新型固态锂金属电池，该电池有望实现3分钟内完全充电，并且可持续使用20年。初创公司AddenEnergy宣布已获哈佛大学技术发展办公室独家技术许可，用于推进该技术的商业化，其目标是将电池缩小为手掌大小的“软包电池”，其组

  据外媒报道，EnpowerGreentech公司成功开发了一种100Ah的锂金属电池（LMB），是下一代电动汽车电池商业化的又一重要步骤。2021年，该公司开发出超高单位体积内的包含的能量（450Wh/kg和520Wh/kg）锂金属电池，并于2022年6月获得安全证书。该公司的高容量电池电芯，采用专有阻燃电解质解决方案，可在不影响性能的情况