欧阳明高院士：全固态电池带动产业转型升级 预计2030年将实现电池技术全方位革新

  蓝狮平台网讯：近日，以“聚焦绿色新能源，推动交通电动化”为主题的新能源科学与交通电动化国际论坛在雄安新区举行，中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高做了题为“高比能电池安全研究与高性能新型电池开发”的报告。

  欧阳明高重点介绍了动力电池和电化学储能系统。他表示，电池技术的创新周期约为30年，这一代锂离子电池在动力方面应用是在2000年左右，我们预计2030年会有一次全方位的革新。

  他认为，从2000年开始的第一个十年，主要解决动力化安全问题。从2010年开始，手机电池开始智能优化，如今降本增效的主要途径是用智能化手段推动全动力电池全产业链的技术革新。第三个十年，是新材料的换代，也就是开始研发以固态电解质为核心的全固态电池，预计到2030年会趋于成熟。

  欧阳明高在报告中提到，电池的安全问题，从科学的角度来讲是电池热失控，就是过充过放等各种诱因导致电池内部温度上升，超过它的正常电化学反应过程，出现放热的副反应，这种副反应会加速电池温度上升，到了临界点就会到达一个速率，即每秒钟上升1000℃，这就叫热失控。热失控发生后会在整个电池系统中蔓延，蔓延就像点燃了一个鞭炮，全部引燃将导致着火等事故。

  为避免电池热失控，欧阳明高团队建立了相应的电池安全技术体系，包括三方面。第一是主动安全，来应对各种诱因，发展的产品就是智能电池。第二是本征安全或者本质安全，就是提高电池本身材料的热稳定性，来防止热失控发生，这也推动了全固态电池的研发和换代。第三是应对热失控蔓延，我们称之为被动安全，相应的产品就是安全电池。

  关于正极材料，欧阳明高团队通过结构调控实现了Ni90高镍正极跟硫化物复合电极下235mAh/g的容量，1C下循环超过700圈，5C下循环超过5000圈。还创新性地提出了高容量、高稳定性的硅碳负极制备方法。“我们制备硫化物全固态电池体系下的材料比容量超过了2400mAh/g，首次库伦效率超过了86%，现已实现千吨级的产业化。”欧阳明高表示。另外，关于全固态电池的电解质隔膜，欧阳明高团队探索了卷对卷的干法电极等技术，研发了安时级的全固态电池，目前达到15Ah电池350Wh/kg，热箱耐受温度200℃，工作区间是零下20℃到120℃，预计到2025年会达到500Wh/kg。

  与此同时，全固态电池的安全性问题尚存。欧阳明高分析称，相较于锂离子液态电池，全固态电池的热失效边界有了大幅提升，但仍不是绝对安全的。我们团队曾发表文章阐明全固态电池也有热稳定性问题，也会释氧，这是业内第一次有人提出这个问题。基于此，我们进一步研究了热失控的机理，发现两条失效路径：一条是气—固反应，另一条是固—固反应。

  预计2027年至2030年，全固态电池将实现规模产业化。欧阳明高表示。

【责任编辑:孟瑾】