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西安交大科研团队在全固态电池领域取得新进展!

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锂电那些事今日第二条2025年07月16日 星期三


当“双碳”目标成为全球共识,全固态电池凭借高能量密度、超长寿命与“零起火”特性,正被锁定为下一代储能的终极路线。硅负极以4200 mAh g⁻¹的理论比容量、丰富储量和低成本,成为这条路线上的“关键先生”,却也因本征低电导率和≈300 %的体积膨胀而步履维艰:电极粉化、界面失效,倍率与寿命双双受限。

破局者来自西安交通大学宋江选团队。他们设计了一种可低成本宏量制备的ZnSi₁₂P₃硅基负极,通过“可逆纳米晶相转变”机制,巧妙地把“硬伤”变成“自愈力”——

• 嵌锂时,电化学驱动下原位生成Li₁₅Si₄、LiZn、Li₃P三相纳米晶,协同缓冲体积应力;

• 脱锂后,三相精准“复位”为ZnSi₁₂P₃,电极结构始终保持完整。

得益于此,该材料可逆容量高达2669 mAh g⁻¹,与高镍三元正极搭配,在3 C倍率下循环3000 次以上仍无衰减。论文以“Reversible Nano Crystalline-Phase Transformation in Si-Based Anode Enables Stable All-Solid-State Batteries”为题发表于《Nano Letters》,博士生沈雪峰、硕士生王以和为共同一作。

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粘结剂是全固态电池的另一大“隐形冠军”。宋江选团队同期在《Advanced Materials》发表综述“Toward Practical All-Solid-State Batteries: Current Status of Functional Binders”,首次提出“离子-电子双导+应力耗散”一体化设计原则,系统梳理了硅负极、复合正极、固态电解质用粘结剂的失效机理与解决策略。博士生毛财旺、硕士生董静静、李杰为共同一作。

两项研究均以西安交通大学金属材料强度全国重点实验室为第一单位,宋江选教授为唯一通讯作者,合作方包括国联汽车动力电池研究院副总经理王建涛、中国一汽集团。项目获工信部专项、国家自然科学基金、陕西省基础研究计划资助,表征测试由西安交大分析测试共享中心与材料学院分析测试中心提供支持。

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来源:锂电那些事
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首次发布时间:2025-07-22
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锂电设备、工艺和材料技术研发应
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固态电池啥时候能用上?卡在哪?技术博弈、商业化困境与终局!

锂电那些事今日第三条2025年07月30日 星期一一、技术路子分两派:有的图快有的赌大现在做固态电池的企业,走的路完全不一样。你看清陶、蔚来这些公司,选的氧化物路线,其实就是给传统电池“打补丁”。氧化物材料耐高低温是挺好,但导电能力只有液态电解液的八分之一,没办法,还得加点电解液进去——说是半固态,其实跟传统电池差不太多。现在的半固态电池,电解液至少得留10%,这就是为啥针 刺测试总出问题,去年有车企的半固态车型就是因为这事儿没上市。 源自网络材料导电能力比液态电解液还强,理论上能让电池续航暴增,但成本高得吓人:一吨硫化锂要180万,生产时还得防着有毒气体泄漏。更麻烦的是工艺,得用超大压力压成型,相当于在指甲盖上放三头大象,现有设备根本扛不住。而且核心专利都在日本人手里,东芝一家的专利比国内所有企业加起来都多,这明摆着是场硬仗。为啥选择差这么多?小公司选氧化物是图快,清陶在成都搞的产线,说白了就是想先占住市场坑位。大公司不一样,宁德时代拉了上千人搞硫化物,他们算的是五年后的账——现在砸钱是肉疼,但要是硫化物成了,以后就是行业老大。 源自网络二、性能拉胯成本高,车企为啥不买单?看上汽的测试数据就明白了。他们要求半固态电池续航超1000公里、充电速度够快,结果2024年测出来的样品,续航倒是够了,但充电速度比人家宁德时代的神行电池慢了近一半。更要命的是针 刺测试,有一批样品直接“炸”了,原定去年10月上市的车型就这么黄了。 源自网络智己有款车,磷酸铁锂版23万跑650公里,半固态版33万跑1000公里,但电池成本比人家宁德的电池还高7%。主机厂的人跟我说,宁德的电池价格已经是天花板了,半固态要是卖得更贵,车企利润就得砍一半,谁愿意做这赔本买卖?还有个关键问题:电池能量密度提升不大。半固态做到316Wh/kg,比传统电池只高15%,但现在买车的人,尤其是买30万以上电动车的,大部分都把快充排在第一位。你续航多300公里,不如人家充电快半小时实在,这就是为啥半固态喊得响,市场上却没人买。三、全固态的门槛:有好多坑要做全固态,产线得彻底推倒重来。以前的工艺全废了,现在得用新方法:把材料干混后吹成纤维,再用超高压设备压密实。我问过设备厂的人,光那个压材料的设备就得花2亿研发,压力大到极片厚度得控制在头发丝十分之一的精度,国内没几家能做到。 源自网络锂金属负极只能配一种电解质,跟另一种一接触就“打架”,现在都转向硅碳负极了。但硅加太多又会掉下来,超过15%就容易从电池上脱落,能量密度最多做到500Wh/kg。全硅负极看着厉害,但美国那家公司做的还是传统电池,用到固态上至少还得三年。电解质更麻烦。清陶搞的“大杂烩”电解质,想把几种材料掺一起,想法挺好,但材料要么容易结晶,要么贵得要死,一吨50万。现在业内都明白:氧化物只能做半固态,真要全固态,必须得有新材料,不然都是白搭。 源自网络四、国家砸钱地方帮,能砸出未来吗?工信部60亿专项基金挺关键的。宁德时代拿了20多亿,硫化物电池研发周期直接缩短一半,中试线都提前到2026年了。有个分析师跟我说,这钱相当于给大公司买了“技术保险”,就算短期不赚钱,也能养着团队一直搞研发。成都给清陶的项目地价便宜30%,还配了基金;宁波那边对固态电池企业前三年免税。这种“中央给钱+地方给政策”的模式,算是把研发到量产的链条串起来了。但现实问题还在。丰田把固态电池量产推迟到2030年,国内企业压力小了点,但技术关还得自己过。现在最大的变数是设备——有设备厂说给宁德时代做的设备正在测试,2027年要是能商用,全固态量产就有谱了。专利这块也有新招。国内有高校在搞新电解质,导电能力差不多还避开了专利;还有企业用石墨烯解决电池“枝晶”问题。 源自网络五、啥时候能量产?普通人该咋看?现在半固态还在拿续航当噱头,但懂行的都知道,真正的革命在全固态。不过说实话,从设备到材料,每一步都是坑。前几天跟一个电池厂老板聊天,他说现在最怕的不是技术难,而是方向选错——要是押错了宝,上亿的研发费就打水漂了。对咱们普通人来说,可能更关心啥时候能用上。按现在的进度,2028年全固态能不能量产不好说,但半固态估计会小批量装车。不过就算装上了,可能也就比现在的电池好一点,真正的突破还得看材料和设备啥时候能跟上。最后说个有意思的现象:现在95%的市场还是传统电池,但所有人都在谈固态。这到底是技术焦虑,还是真的看到了未来?中国企业在这条路上,能不能绕过专利坎,走出自己的路子呢? 锂电那些事免责声明 本公 众号部分内容来源于网络平台,小编整理,仅供学习与交流,非商业用途!对文中观点判断均保持中立,版权归原作者所有,如有报道错误或侵权,请尽快私信联系我们,我们会立即做出修正或删除处理。谢谢! 来源:锂电那些事

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