固态电池课件

1.高能量密度电池

>300-600Wh/kg>

600-1200Wh/L1000-10000cycles

>1-6Ccharging

rate

>-40-80C可再生能源接入、智能电网(>10TWh)航空航天国家安全(海陆空天)2.

快充和高功率电池3.

低成本超长寿命电池4.极端环境工作电池PengJ,Zu

C,LiH.Energy

Storage

Science

andTechnology,2013,2(1),55-62

2各类先进电池支撑各领域技术进步可穿戴与医疗电子设备

智能制造工业装备与电动工具交通运输(>10TWh)消费电子(30GWh)电化学性能质量/体积能量密度质量/体积功率密度低温能量保持率高温循环/储存稳定性任意工况下能量效率循环寿命/日历寿命高温循环/储存稳定性安全性能机械性能体积膨胀收缩率膨胀力抗变形能力成本锂离子电池电芯材料体系钴酸锂正极三元正极

人造石墨负极

纳米硅碳负极

高镍三元正极

磷酸铁锂正极

锰酸锂正极

人造石墨负极纳米硅碳负极中镍三元正极磷酸铁锂正极尖晶石锰酸锂正极

人造石墨负极纳米硅碳负极

钛酸锂负极

低镍三元正极

磷酸铁锂正极人造石墨负极

钛酸锂负极电

池

辅

助

材

料功能电解液

陶瓷涂层隔膜导电添加剂粘接剂功能添加剂Cu

箔Al箔铝塑膜、铝壳、钢壳

导热带240-600Wh/kg600-1000km

续航1-2C800-1500次功率型动力电池200-300Wh/kg500-600km

续航4-6C消费电子电池能量型动力电池>10000次；>20年

<0.6元Wh长寿命储能电池600-1000

Wh/L1.5-6CNCM→333,424,523,613,71515,811,Ni90,Ni92,Ni95,Ni98220-230mAh/gLMO→

Improved

LMO,LNMO,Li-rich115-330mAh/gLFP

→

LFMP150-160mAh/gLCO

→4.6V

LCO190-230mAh/gC→AG,Hard

carbon,LTO,TNO150-400mAh/gSi→nano-Si/C,C@SiOx,μm-Si,prelithiation450-3500

mAh/gLi→

Li@C,Li-alloythin

film1500-3500mAh/g>提高电芯质量和体积能量密度>提高循环性及高温储存特性

>提高快充特性及低温特性>提高安全性，防止热失控

>降低杂质敏感度>降低BOM成本及制造成本通过主辅材料及电芯设计的持续创新不断提升电芯性能和安全性1MLiPF₆,EC-DEC→

LiFSI,LiTFSI,LIDFOB,SEI/CEIadditive→hybridsolid/liquid,all-solidelectrolyteAl₂O₃/PE,CB,Cu/Al→

LATP/PE/LATP,SWNT/graphene,MPCC,largecellformat>充电至高电压>构造低体积膨胀负极

>稳定SEI/CEI

界面优化电子离子输运特性

>阻止持续副反应>

固

态

化极致制造

极简制造主要思路41.充电至高电压：体相与表面结构

不稳定，析氧，电解质氧化；2.高容量硅基与含锂负极：界面不

稳定、析锂、高体积变化、倍率

特性

一

般；3.大电流密度下：离子在颗粒内、

颗粒间、极片内、电解质相、各

类界面、电芯内输运缓慢；4.热失控几率增加；5.

胀气；6.电芯容易变形、一致性差Temp/℃100o热失控始于SEI热分解500sh200TimeXN

Feng,MGOuyangetal,ESM,2019电芯提高能量密度面临的挑战寻找固态电池解决方案液态电解质体系较难解决食RunawayThermal30010051.可充电到高电压2.

不易析氧3.负极可含锂4.不和锂持续副反应5.不易热失控6.不易腐蚀界面7.不易漏液8.

不易胀气9.高温稳定性好10.

电

极

压

实

密

度

大

11.支持内串6固态电池商业化应用的价值：解决高能量高功率电池的挑战3.4.5.6.电芯能量密度高模组集成效率高允许更高充放电倍率

允许高温运行7.支持绝热/自加热热管理8.方便植入多元传感器9.超长循环寿命无跳水12.

免除化成和老化工艺13.

更方便支持预锂化14.

更高生产效率主

要

问

题

：>全寿命周期固/固接触差

>

低

温

界

面电

阻

较

高Cathode:NCM,LCO,LFPAnode:C,Si,Li1.

电芯本质安全2.电芯容量大尺寸大更低杂质敏感度更方便支持干法电极SolidElectrolyteLPSCLATPLLZO全固态锂电池1978,ArmandInsulation

(layer

avtrodAnode

layer10.

11.+一日本锂电研发项目：SOLiD-EVEnergy

density

Energy

density450

Wh/L800

Wh/L1stgen.cellNext

gen.cell(After2022)(After2025)The

same

strategy

with

conventionalliquid

cells.ThickingNMC532,etcGraphiteCap.upCathodeSolidelectrolytesAnode5V

classCathode,

OLO,etcSi,Li,etc.Ratio

upThinningRatio

up7卫蓝新能源、清陶、赣锋锂能、辉能、恩力；

综研)、大阪府立大学、小原、出光青岛能源所、811所、18所等；

式、

造、

、央

、院户、CATL、

比亚迪、蜂巢、东风、

一汽、国创等；

东丽、富土、住友、日本印刷等

硫化物全固态锂离子电池>

固态电池在世界范围内尚处于研发和中试阶段，中、日、韩在固态电池开发领域处于技术领先地位；

>

欧美

政

府

和

多

家

企

业

寄

希

望

于

通

过

固

态

电

池

改

变

现

有

动

力

和

储

能

电

池

格

局

，

竞

争日

趋

激

烈

；>

中国将因为产业链成熟、选择混合固液电解质路线而率先规模量产

8金属研究井力三电船中日立社会菱化学兴产株Bollore,BatScap等法国氧化物与聚合物复合的混合固液锂离子电池以及全固态电池

中国美国QuantumScape,SolidEnergy,Fisker,Solid

Power、

Excellatron,SEEO,lonicMaterial,Sakkit3等固态金属锂电池日本康出、尼系，本田

下、衬田

汤浅、日立、物质材料研究机构、东京

工业大学、产业技术综合研究所(产固态电池的研发已成为世界范围内的焦点大众、宝马、奔驰、

博世、MEET等德国三星、LG化学、SKI等韩国Hydro-Québec,

Glabat等加拿大DySon,lika,

Ricardo等英国韩国三星：基于Ag-C

负极的硫化物全固态电池◆

主要性能指标(2020.03报道)·GED>400

Wh/kg,VED>900

Wh/L

·NCM

正极：6.8mAh/cm2,215

mAh/g

·

循环寿命：1000周(0.5C/0.5C60℃)

·

安全测试：软包电池210℃无胀气

-

-

铝箔：12μm--_Li₂O-ZrO₂@NCM9:0.5:0.5

干法制备：100μmLi₆PS₅Cl30μmAg-C复合5~10μm------------不锈钢：10

μm+0.1-1wts

BinderNCM.C,SE|maxingShearing

forcePressureSUSAg-CSSECathode

AWIP

process

Pressurejig

wth

bl-cell三星的硫化物全固态电池引入了大量新工艺，对制造技术提出更高要求◆

干法制备正极极片◆

湿法电解质薄膜◆压制转印技术◆

热等静压技术BeforeWIP

AfterWIP9硫化物全固态电池

(NCM811/LSPSCAg/@C)>电池容量：5.8Ah(60℃,0.05C)质量能量密度>400

W

h/kg,体积能量密度>900

W

h/L面容量=6.8mAh/cm2;NCM

比容量=215mAh/g(0.05C)

>

循

环

1000周(0.6Ah,0.5C)>安全测试：硫化物软包电池热失控测试210℃下，1.2Ah软

包，没有胀气；裁剪0.6Ah电池未有问题，油浴测试通过三星硫化物全固态锂电池性能NMC

cathodeSeparator+electrolyteNMCcathodeGraphite

anodeElectrolyteAg-CcomposleierL-ion

battery(this

work)bVoltage(V)Temperature

(ec)ElectrolyteU

metalLimetal

batteryLimetal

batteryCoulomb

icefficiency(%)NMC

cathodeTemperaturelec)Cycle

numberTime

(sec.)Voltage(V)Capacityretention(%)日本丰田：硫化物全固态电池制备工艺采用湿法试制放大的全固态电芯◆

粉末压制法(干法)◆

全固态电芯待改进的问题良好界面的构筑和保持>电解质对水的稳定性有待提升>高电压、高容量活性材料的兼容

>电芯结构的优化正租固体電解置鱼程全四体電池の断面原材料供应和电芯制造工艺尚不成熟，预计2030年实现硫化物全固态电池规模量产

11577负卜柩

石墨负极SolventSolid

electrolyte

DryPressBinderElectrolyteCoating◆

涂布法(湿法)AnodeElectrolyte

cathodeDry

mixing

Put

materials

in

cellActve

ElectrolytematerialNCM

正极C

5Y

WDIRmm

ssn

00电解质Wetmixing

(slurry)Collector

foilCut&LayeringCellAssembly正極

NCMCollector

foi电解黄Press硫化物全固态锂电池：日立造船的静电丝印>日立造船基于硫化物固态电解质制备的软包电池容量140mAh>电池在120℃下循环100周容量保持93.7%>

电池的工作温度区间为-40℃~100℃>电池需保证小电流(0

.

1C)充电,大电流1C

放电的形式项目数值寸法(mm)幅52高さ(タプ含まず)65.5厚

み2.7筑量(g)25充電(CC最大雷庄(V)4.15最大電流(A)0.014(0.1C)放電(CC)格止電压(V)2.70最大電流(A)0.14(1.0C)m1定格平均電圧(V)3.65m2定格容量(mAh)140=2使用温度範回(C)充電温度範囲20~1203放電温度範囲-40~1203温度特性-60·40·20020406080100120140160140120容量理持率对初期容量)8093.7%60402000102030405060708090100#タ儿数(回)温里：120℃

充嘴：10C,415Vcutof项：10×10P:

放需：10C,2.70Vcusoff*907KR

其401008建X

瓶7570KO/-9放電時の温度(C)充尾：25℃.01C放笔：各君虚O1C谋圳：需：45V-270Vcutoffnsnf-

加

-erHitachi

Zosen's

Production

method

EDry

process□Hitz全固体り于ウ厶才ン電池の特性□Hitz全固体リチウムイオン

電池の仕様Hitz全固体リチウムイオン

電池の外觎1:使理条E化致LIT.2.25℃,需压、0014A7办值TTφ3:容最や路大出九.药约なと山案化いたしまま。C法：CL-E

呼

n.港治空遇充驱6610竖民全证

放监才石即的需流值卷1C上建器高温·真空下飞の充放電#

特性故索容事(mAh农

打

容

量

m

A

h00AnodeCurrentCollectorAnodeSeparatorCathodeSilicon

EVCellloidlyteSolidEectrolyteSolldHB

Catholyteno高硅路线

金属锂路线

转化反应正极路线2021年5月，宝马和福特领投1.3亿美元B轮融资，10月获得SK

Innovation投资3000万美元◆

Solid

Power硫化物电池的三条技术路线

390Wh/kg,930Wh/L1,000+cyce

life!<15min

charge¹(10→90%)Solid

Power:硫化物全固态电池技术路线图440Wh/kg,930Wh/L1,000+cycle

life¹<20

min

charge¹(10→

90

%)560

Wh/kg,785

Wh/L1,000+cycle

life¹<30min

charge¹(10→

90%)Lithium

Metal

EVCellConversionReaction

CellCathodeCurrentCollectorSolidCatholyteSoidCatholyte13◆

电芯商业化进程20222Ah0.2

Ah

202020191-Layer,5x10cm

call

10-tayer,sx10cmcell2zLayer,9x20cmCallr

ctui

x

rinucl0on22pectedConsten

EndroduuneCell

PEVClSolid

Power:硫化物全固态电池开发现状A⑥C2027心种年此n30.2+Ah

Pouch

cell

dataProductionlinebuiltcells-Processiteration1120110080BO6.5MWh/yrprototypepilot

line

·Auto

AandBSamplephases·100MWh/yrpre-production

line·Auto

Cand

D

Samplephases·10GWh/yr

line·Vehidestart

ofproduction目前公司产品处于Pre-A样品阶段，短时间内难以规模量产

1470mPouth

elSeprtrThidn10mirnAna30sceschiDhicsr

RIC⁵Fe

ninC

cosy

cec

gdeTeperare4AIal

L+1.9Smihkm-4TV◆电芯产能规划和成本构成的变化趋势2021.10报道900Materials-Laborcosts=DeprecationWElednrcalyaLand·Transportatione--

siltestingw

w

i

C

心------20Ah

2020celcost

breakdown

(%)velta+

+100Ah²400500200nwrnsQuantumScape:氧化物陶瓷全固态电池截至2020年6月，大众集团累计投资3亿美元；目前，QS

开发的4层软包电池样品循环超过1000周

15QuantumScapeSolid-StateBatteryOAnode

free

ManufacuringAnode-free

cell

design

wthlihium

platedduningchargecyces◆电芯路线：基于氧化物陶瓷膜和无负极技术②Sold-StateSeparatorCeramicelectrolytewith

highdendriteresistance3Luihium-MetalAnodeHigh-rate

cycing

of

a

lithium-metalanodeDischarged(asmanufactured)Lithium-MetalSolid-StateSeparatorEnergyRetention

vs

Cycle

CountCERAMIGsOLID.STATE

SEPARATORMULT

LAYERcEL

PRoTOTVPEChargedsiNGLELAYER

CELL2Solid

Energy

Systems:混和锂金属电池2021.11报道的107Ah金属锂电池37容是(A-c/10放电

-C/3版电

1C放电◆公司产品和电池性能参数SESDEVELOPMENTOFANOEM-READYBATTERYSES

Hybrid

Li-Metal

Battery

DesignandSoftwareHelpsto:SlowDown

Dendrite

Growth√DetectSafetyssues

EarlyHigh

ConcentrationSolvent

almost

fuly

coordinatedNofreesolventSES

的电池尚不成熟，可以试应用于无人机等小型设备，但远远不能满足车用锂电池的要求ResearchDevelopment

&EngineeringPre-Production2013-20162016-Present2022100

Ah30+layersProduction

2023+。3Ah30/31layers!300mAh3/4layers+

SESToday9Ah30/31layers6Ah30/31layers50

Ah20+layersSES田PowerLayersS3S16。航天811所汤卫平团队1000T¹/K-1新一代氧化物电解质—Li₃Zr₂Si₂

PO121)lonic

conductivity:3.59×10-3S·cm-1(20℃)2)Electronic

conductivity:2.14×10-8S·cm-1(20℃)

3)Electrochemical

window:6VShanghai

InstituteofSpace

Power-SourcesLei

Zhu#,Youwei

Wang#,JunchaoChen#*,Jianjun

Liu*,Liquan

Chen,Weiping

Tang*Sci.Adv.,in

revision.17ACZ/kQ

uH2-0SWPO.YearlonicConductivity/S·cmCD1.Suitability

for

mass

productiona.Low

materialscost>At

50μm

thickness,the

materials

cost

is

only$1.38/m²>Highly

cost-competitive

compared

with

other

solid

electrolytes·

Li₃YCl₆:

$23.05/m²·

Li₇La₃Zr₂O12:

$12.92/m²·Li₆PS₅Cl:

$23.24/m²Note:Costsaboveareallevaluatedfor50μmthicknessandthebatchsizeof1

tonpurchasebasedonthepricesfromAlfaAesar.b.Highhumiditytolerance>Neither

the

structure

nor

the

ionic

conductivitychangesatarelative

humidity

of5%.d

300-060Cycle

number新一代低成本卤素电解质

Li₂ZrCl₆Ccoulomb

icefficiency(%)The

group

designed

anovel

chloride

solid

electrolyte,Li₂ZrCl₆

,which

simultaneously

achieves

the

following

characteristics:2.High

electrochemical

performancesExcellent

cycling

performances

when

in

direct

contact

witha

39丁0Capacity(mAhg⁻¹)uncoated

LiMno.₈Nio.₁Coo.₁O₂singlecrystals.Coulomb

icefn

iciency

(%Capacity(mAh

g¹)Cycle

numberb

3.9—VoltageV)Voltage(V)Improved

ionicconductivityofair-stableSulfideSE

torecord-highvalue(3mS/cm)by50combinationsofelementaldoping.

19bC物理所/长三角吴凡团队Pristine-LSAS(this

work)n

S_hssh

_==04三LI-0.

S三nS.=u.

,SnSb,

S0.4LH-0.6LLSnS.L,SnS/metastable)Lcu,GeB二二e5055

二USnS.U,SmS10°U₂SbS10⁶L

Pristine

TreatedAirstablesulfideelectrolytesSynthoss

inalrPouchcolLSPSCLPSLSSLSASSulfideSEstable

in

100%-humidity,synthesizedby

1-stepgas-phasemethodwithlargeyield一步气相合成低成本空气稳定的硫化物电解质Conventionalmethod:mulistep,time-consuming,high-cost,lowoutput,limitedapplicationlevelHigh-emperatue

Tube

smashingsinlerngandsample

collecianz(2)ournovemeino:onestep,timeeficen,lowcost,argeouipu,wideaplicationTreated-LSAS(this

woNL₂SnA

。

uSMaas

wolghing,1atsampleloodingandtansfering2ndsamplo

loadngandtransferingAr-atmeapharo

ball

milingTubesoaling

in

vecuumLab-sca

baaryd10²lonicconductivity(S/cm)Z'(kO)u.Sns,gram10³10⁴采用空气稳定的硫化物电解质的全固态电池Specificcapacityc

Specificcapaci/CyclenumberCycle

numberASSLIB

can

cycle

after

exposure

to

humid

air,

with

record-high

cycles

and

capacitySpecificcapacity(mAh/g)b:

e:a:

dSpecificcapacity

(mAh/g)CyclenumberCyclenumber全固态电池负极侧安全性Temperature(QoTime(min)Time(mir)LAGP:Thermalrunaway

LATP:Thermalrunaway

LLTO:Almost

stable

LLZO:StableThermalrunawaytriggerby

interfacereaction,SE

release_O_andreactwith

LiStep2:Triggering

SE

decompositionSolidElectrolyteoxygengenerationThermalstabilityanalysisfromARC(Li+SSE)Step3:Thermal

runaway界面助烧剂(LiPO₂F₂)InterfacialreactionMetallicLithiumfor

LATPand

LAGP

when

contacted

with

Lianode!Solidufdl

clcrbreoufolTemperature(c)SolidElectrolyteSolidElectrolyteSamplesoeladlha

pouch

bagMetallic

LithiumhappenMetallicLithiumStep

1:runawayThermalTime(min)Pristine

E21hi全固态电池正极侧安全性Submitted

xin

Li₁CoO₂Li+conductor(Normal

operation)

Safetyadditive(Thermal

runaway)Oxygen

release:SOC

dependentAnessentialissueforthermal

runawayDelithiated

LCO(heating)Delithiated

LCO+LLZO(heating)LE:consuming

Lifrom

LCOSE:compensate

Lito

LCOu.Coo₂(layered)

一

u.CoO₄(spinel)+O₃

LLa,Zr₁TaO+Li,CoO₂→LJLa,Zr₁TaO₂+LCoO₂Phasetransitiononset

temperatureTemperature

(C)xin

Li,CoO,Time(mn)22LI*LiLithiation

of

si,Li+Si→

Li-SiSEILi-SiμSiCu99.9%μSiLithiation

Step采用微米硅负极的全固态硫化物电池Astableoperationofa99.9weight%microsiliconanodewasdesignedbyusingthe

interface

passivating

propertiesofsulfidesolidelectrolytes.Carbon-free

high-loadingsiliconanodesenabledbysulfidesolidelectrolytesCathodeCarbon

SSEExpansion&

DensificationPassivatingInterfaceSEIFormationL-SiSEIL+SEILi+Li+Li+Li+LiLF+23采用微米硅负极的全固态硫化物电池5PristineChargedDischargedCu

Foil20pmCu

FoilLi-Si20μmCu

Foil5em

Cusi8μm

CuSisSP5μm5μm8μmABCCapacity/mAh

cm-2CellVoltage/V20μmCu/siSiA1.无机固态电解质及原料尚未量产形成供应链，应用技术不成熟；2.聚合物电解质不能与高电压正极匹配，室温电导率低；3.

全固态电池界面电阻较高，低温性能差；4.

目前电芯设计解决不了循环过程体积变化的影响；测试需要较高外

部压力；5.目前电极和电芯没有成熟的规模量产设备，还需要时间；6.全固态电池的BMS与系统集成方案不成熟；7.

全固态电池的应用方案不成熟；8.

全固态电池全寿命周期安全性测试和评价还不完备；9.

标准体系尚未建立；10.

全固态电池性价比不清晰

25全固态电池量产面临的挑战混合固液电解质电池的开发思路正负极颗粒表面包覆无机或聚合物固态电解质在隔膜及电极中添加无机或聚合物固态电解质直接引入无机或聚合物固态电解质隔膜层通过化学反应将溶液转化为固态电解质通过电化学反应将溶液转化为固态电解质250

Wh/kg

300Wh/kg350Wh/kg400Wh/kg500Wh/kg>600Wh/kg55℃

80℃

150°C

Maxium

Operation

Temp.如何在电芯中引入无机与聚合物固态电解质?LMFPcathodeGel

polymerelectrolyteina

porousfilmseparatorThickness:20μm-LTOanodeLMFP

cathodeIZhybridelectrolytelaveruroanode5um25

wt%

15wt%

10wt%

5

wt%

1wt%O

wt%liquid

in

cellKazuomi

Yoshima,Yasuhiro

Harada,Norio

Takami,Journal

of

Power

Sources

302(2016)283-290LMFP

cathodeLLZ-based

hybridelectrolytewithgel

polymer

electrolyte

thickness:3μmLTO

anodeHybrid

solid-liquid

electrolyteToshiba

solutionGelinterface

3.2wt%liquidLiquid

GelAll

solidlayer正极颗粒表面覆盖超薄固态电解质层高离子电导率凝胶化界面原位固体电解质层生长防锂枝晶穿刺连续化负极界面正极晶界及体相掺杂加速颗粒结构演化多层多功能隔膜预锂化多尺度低体积膨胀负极结构循环过程固固接触正极离子面电阻负极离子面电阻锂的成核位点析锂形貌负极电化学反应面积正极热稳定性固态锂电池关键问题及综合解决方案电极体积变化负极热稳定性核心理念：通过注液保持良好的电解质与电极材料的物理接触，之后通过化学或电化学反应将液体电解质部分或全部转换为高离子电导固体电解质

综合平衡高电压、安全性、锂枝晶、体积膨胀、接触内阻等问题的解决

1.Cucollector

2.Composite

Li/C/Si3.lonicconductor4.Separator

5.Gel

interface6.Cathode7.Alfoil2.无机固态电解质涂层(LLZO,LATP等

)pasted

layer+SEI5.固态电解质修饰正极材料

+SE+Li

salt/polymer+CEINCM811,NCA,Li-rich,LNMO,LMO,LFP,

其它1.深度预锂化负极+SE+SEIC@Li,C/SiOx@Li,C/nano-Si/C@Li3.聚合物支撑膜(PP,PET)或原位聚合聚合物复合电解质

(Polymer+Li

salt+LLZO)4.多功能涂层PVDF-HFP,PMMALATP、多功能涂层原位固态化支撑混合固液电解质及全固态电解质电池开发涂炭铝箔涂层或穿孔铜箔Li,Si

nanoconeE01-IOP

15.0kV

15.1mmx5.00k通过SEI膜添加剂，可以大量形成SEI膜关键是控制SEI膜：

>

离

子

电

导

率>

热

稳

定

性>

厚

度致密度>生长速率>

弹

性Nanoscale,2015,7,

7651-7658原位生长SEI个5miooumSEI物理所纳米硅负极材料开发：基础研究推动工程技术进步基础科学研究：尺寸效应、结构演化、应力变化、界面反应、包覆效应、失效机理、安全性机理、材料设计IOP-CAS25years

R&Don

nano-Si/Canodes(1996-2020)1997

20042005

2012

2013

2016

2017

2020Shapeevolution3D

structure

ofSEIThe

efect

of

carbon

Failure

analysis

ofCN201710307595.9CN201710350431.4CN201811255742.330

CN201810389278.0Two-phase

lithiation

in

a-Si

growth

mechanismcoatingonSiFirst

paper

Structure

evolution

Nano-Si

AgglomerationZL200410030990.X

ZL200510082822.X

ZL200510083859.4CN201610019389.3

CN201610091068.4

CN201610210383.4Nano-SiFirst

patent●Silcon

●CarbonTianmulake

ExcellentAnode

MaterialCo.,Ltd20112012

2013

2014

2016小)-)

主

一

ZL201210185907.0

ZL201310254609.41999

2000

2006Core/ShellRice-glue-ballSiliconfiberThinfilmPeanutSilicon

NWWalnutHigh

rateSi/CanodeZL97112460.42017

2020CNT/SiBinder。。⑦IOPSILION原位掺杂技术突破现有技术门槛，持续开发新产品物理气相沉积技术大批量氧化亚硅原纳

米

硅

制

备

技

术材料核心制造技术

低成本，高首效，大批

量，分散好的纳米硅制

备

严化

学

气

相

沉

积

技

术均匀，致密的表面

碳层，保证优异循环

性

能辅

助

材

料

技

术硅

碳

复

合

技

术面向实用的结构

设计，保证材料

的优异综合性能PVD设备生产基地

SIO

生

产

基

地北

京

(

物

理

所

)失效分

析

平

台山

东高

首

效SiO

材料生产基地江苏

·

溧阳研发中试基地销

售

基

地Si-CSiOxEV

Car2000吨/年产线(1

.5万m²)产品应用领域3C物理所原

创，持续研发25年，掌握核心技术，完成实验室

到市场的转化，并已规模化量产，完成A

轮融资估值5.6亿。布局上下游产业链，致力于打造完成硅负极产业链

应用领域已覆盖3C

,

电动工具，

电动汽车等纳米硅碳负极材料14000辅助材料生产基地纳米硅生产基地；粘接

剂，固态电解质基地公硅负极

材料司个作120oo户的>

常规碳包覆氧化亚硅负极克容量1700-1800mAh/g,为现有石墨负极

材料的5倍，首效78%-80%>

主要应用于动力电池领域>

实际使用一般复配石墨到400-600mAh/g引入极片补锂技术更易控制体积膨胀、循

环性、内阻、安全性等，可提升应用范围高首效碳包覆氧化亚硅负极>克容量1200-

1400mAh/g,

首效84%-

89%

主要应用于3C

和动力电池领域>

纳米硅碳复合负极克容量1300-

1400mAh/g,首效85%-88%主要应用于电动工具和动力电池领域

>

实际使用一般复配石墨到400-450mAh/gSpecificCapacity/mAh/g碳包覆氧化亚硅负极纳米硅碳复合负极纳米硅碳负极材料Voltage/V

Voltage/VSpecificCapacity/mAh/gVoltage/V复合锂负极---解决倍率和体积膨胀难题超薄金属锂带研发进展

复合负极研发进展已完成：5um锂复合氧化亚硅&石墨负极；首效>99%和循环提升>30%;正开发：锂基复合负极技术。现状：个别企业预锂化工艺中试阶段。意义：动力电池>300Wh/kg;循环>1500必备关键技术。已完成：卷对卷锂带：D=3~20um

、

正开发：300

mm

宽幅技术。现状：国内锂带：D≈50um、L<90mm;国外锂带：D<20um、L≤60mm;意义：固态电池关键负极材料。

预锂化核心工艺●

复合负极可提高固态电池能量密度和循环稳定性。●

复合负极制备是下一代400Wh/kg、500Wh/kg

电

池研发的关键技术之一。●

超薄金属锂可提高固态电池的体积和质量能量密度；●

超薄金属锂不仅可用于下一代硅氧碳/石墨负极体系，

还可用于复合金属材料的制备。极片补锂技术锂粉补锂负极材料保护层溶液补锂金属锂粉

金属锂稳定化金属锂粉极片锂箔补锂锂化溶液50μmCu-cross20um超薄金属锂箔锂箔补锂34Li-crossLATP超薄包覆正极量产技术(b)Specific

capacity(mAh/g)

Specific

capacity(mAh/g)NumberofcycleLATP

3um

3μm(f3μm

sμm

3pm(a)20nm20nm(b)(c)Li/iquid

electrolyte/LCO(b)5mLi/PEO-LITFSI/LCOspecificcapacity

(mAhlg)Specificcapacity(mAh/g)Lrd)Voltage

(V)Vol

lage

(V)(a)5nm5mmVoltage(V)纳米固体电解质涂层隔膜纳米固态电解质颗粒涂层隔膜，形成连续离子导电通道有效降低内阻，适用于液态、混合固液及全固态锂电池DC

resistance(mg)Capacity

retention(%)Cycle

numberCycle

NumberCycle

numberlmpedanceZ●颗粒完全包覆固态电

解质不利于电子传导●

在包覆正极颗粒表面原位生长固态电解质>

防止正极表面后续持

续的氧化反应>

维持连续的电子和离

子通道Jiaze

Lu,Hong

Li,PatentThinCEI

isformedon

LCOelectrodesurfacewith

littleeffectonmorphologyand

elementdistributionCEI-原位包覆正极100工

80604020C

O

F

AlCoAtomic

percent(%Bare

LCOCEI

LCO60μmBare

LCOCEILCOccolAlCEI保护LCO正极可以显著提升全固态聚合物电芯循环性Jiaze

Lu,Xiqian

Yu,Hong

Li

et

al,EnSM,2020Coulomb

icEmci

ency

(%)DischargeCapacity(mAh/g)Voltage(Vvs

Li/Li)Voltage(Vvs

Li/Li)低膨胀长循环复合金属锂负极技术让固态电池能量密度更高，全寿命周期体积膨胀更小，

循环寿命更长新型电池装备让固态电池电芯更容易量产干法电极、预锂化、热复合、

固态化化成工艺和装备低膨胀高容量纳米硅碳负极技术让固态电池能量密度更高，

全寿命周期体积膨胀更小，

循环寿命更长，倍率更好改性集流体技术让固态电池循环过程中不易

热失控、更安全、更轻量化原位固态化技术解决固固界面问题，让固态

电池充放电更快速，更持久，更安全纳米固态电解质

量产制备技术让固态电池能在高温状态下

工作，显著提升电池安全性离子导电膜与固态电解质膜技术让固态电池电极与隔膜之间

界面更稳定，离子传导更快

捷，支持全固态锂电池发展支撑能量密度提升的解决方案：原位固态化正极表面纳米固态

电解质包覆技术让固态电池材料循环过程中

更稳定、充电到更高电压卫蓝新能源固态电池技术系统解决方案39基于原位固态化技术开发的一系列高比能电池产品高比能混合固液电解质电池卫蓝新能源75

Ah

350

Wh/kg卫蓝新能源22Ah270

Wh/kg雷卫监新能源10Ah420

Wh/kg卫蓝新能源25Ah600Wh/kg卫蓝新能源40

Ah500

Wh/kg卫蓝新能源近期开发目标：基于原位固态化的高能量密度动力电池开发2022.12压、碰撞、热滥用3C

快充打造先进固态动力电池产品，支持我国新一代电动汽车发展高比能单体比能量>350Wh/kg

系统比能量>260

Wh/kg1000公里续航支持V2G

和充换电

电池超越整车寿命本质安全耐受通过过充、针刺、挤10min

提供500

km

续航NCM905510/C-Si@LiNM9010/C-Si@LiNCM811/C-Si@LiL