有研赵昌泰-干法电极卤化物电解质赋能高比能全固态电池

固态电池产业链论坛苏州干法电极&卤化物电解质赋能高比能全固态电池赵昌泰有研（广东）新材料技术研究院2024年7月有研广东院基本情况广东省科学技术厅佛山市禅城区人民政府有研（广东）新材料技术研究院GRINM(GuangDong)AdvancedMaterialsTechnologyResearchInstitute•前瞻领域技术创新•科技成果孵化转化•产业共性技术服务有色金属新材料领域科技创新发展的重要基地新兴产业公共技术服务与国家战略保障的重要平台行业高端人才培养与输送的重要高地有研广东院基本情况国联汽车动力电池研究院有限责任公司有研稀土研究中心能力—硬件条件：2300m2实验室，200（-55℃)+120（-60℃)m2干燥间，5-60Ah固态电池软包线、干法电极线、公斤级ALD、锂蒸发设备等。4关键技术平台测试检测平台关键材料平台•500吨/年卤化物固态电解质生产线•0.1GWh干法电极中试线•60Ah全固态软包电池线研究中心能力—软件知识产权（23年）：申请专利30余项，授权10项+国际专利2项，在NC，JACS，Angew等期刊发表论文5篇基础：卤化物电解质、干法正极、干法电解质膜、硅基负极、5Ah软包电池影响力：参与多家国家级全固态电池平台（创新联合体、链主项目、示范应用工程）央企资源5｜知崇礼卑止于至善研究特色及优势卤化物电解质材料干法电极工艺原型电池技术6｜知崇礼卑止于至善全固态电池消费者国家政策国家战略7全固态锂电池技术路线2023年：全固态电池创新联合体、产学研协同创新平台、产业链链主、示范应用工程有研广东院固态电池中心硫/卤化物电解质202X年400Wh/kg............88全固态电池进展丰田与出光兴产丰田与出光兴产交付100Ah电芯QS零外压5Ah固态电芯上汽智己L6广汽昊铂2027年小批量生产国轩金石电池宁德时代低空经济低空经济高比能、高安全全固态动力电池装车面临的挑战能量密度界面副反应高活性物质占比厚电极高致密化正极极片高热稳定性正极：容量发挥、表面包覆、析氧、强氧化性、开裂、正极极片高热稳定性电解质膜薄、高强度、一致性电解质：离子导、纳米化、空气\溶剂稳定性负极失效化、空气\溶剂稳定性负极极片电芯层级压力、枝晶电芯层级体积变化负极：动力学缓慢、压力大不安全、倍率差、枝晶、成本高结构设计负极：动力学缓慢、压力大不安全、倍率差、枝晶、成本高结构设计成型效率边缘处理热固定一致性界面层级电极层级制备工艺：干法、湿法材料层级制备工艺：干法、湿法材料层级环境干法电极湿法涂布等静压切-叠-固-封化成分容精度装备层级系统层级新方法新标准检测设备检测层级装车层级装车层级成组形式温度管理加压全固态电池研发面临的挑战负极：循环、倍率、压力锂金属安全性、加工性锂金属枝晶、倍率差锂金属安全性、加工性锂金属枝晶、倍率差电解质：小粒径、高离子导、低成本电解质膜：电池质量高强度、一致性正极：正极：能量密度1.高活性物质占比2.高面容量3.电极制备工艺4.界面及结构稳定装备开发1.干法电极成套设备2.高精度切-叠-固-封机3.连续化等静压设备卤化物固态电解质卤化物全固态电池成本计算7%3%8%7%3%8%3%7%5%67%正极NCM正极NCM铝箔铜箔隔膜电解液电池壳石墨材料成本目前651硫化物电解质400目标651硫化物电解质硫化锂700Li3InCl6200Li3ZrCl6电解质20新型卤化物电解质5止于至善止于至善液态电池与固态锂电池成本初分析表1.材料成本对比65Cl3ZrCl6新型5图1.电芯材料成本结构7%7%3%8%3%7%5%67%正极正极NCM铝箔铜箔隔膜电解液电池壳石墨2%2%2%2%21%1%2%72%正极NCM铝箔铜箔电解质电池壳石墨6%6%5%24%57%6%2%正极NCM铝箔铜箔电解质电池壳石墨7%7%5%13%6%3%66%正极正极NCM铝箔铜箔电解质电池壳石墨8%6%4%7%3%72%新型卤化物电芯正极NCM铝箔铜箔电解质电池壳石墨表2.三元电池度电成本善至善至3ZrCl6新型卤化物电解质进展中科大姚宏斌LiTaLaCl缺点：缺点：1.空气稳定性（吸水）2.密度（占比高）3.溶剂稳定性（溶剂溶解）4.与集流体反应中科大马骋LiZrCl中科大马骋LiZrCl物理所胡勇胜物理所胡勇胜西安大略大学&国联LiInCl可恢复20万/吨什么是干电极无溶剂电极制备过程：原纤化-辊压、静电喷涂、热压等2011年Maxwell超级电容器2019年以2.35亿美元被特斯拉收购锂电池生产工艺NMP回收为什么用干电极节省涂布、溶剂回收等设备，降低成本、空间固态电池固态电池湿法电极及电解质膜工艺•溶剂严重影响电解质离子电导率（硫化物、卤化物尤其小粒径•粘结剂包覆阻挡离子传输•非活性物质占比高（粘结剂、导电剂、电解质）意义•厚电极影响更严重干法电极原理PTFE剪切力、压力成膜过程减薄材料筛选预纤维化多级纤维化减薄材料筛选预纤维化预混纤维化成膜、修边集流体复合、压实预混纤维化成膜、修边干法电极干法电极+固态电池干法电极干法电极+固态电池专利文章国际研究进展46804680，正负极都是干法欧洲干法电极联盟干法电极固态电解质膜全固态电池21