1AGVAGV300-600Wh/kg600-1200Wh/L600-1200Wh/L1000-10000cycles1-6Cchargingrate-40-80oC2.快充和高功率電池3.低成本超長壽命電池4.極端環(huán)境工作電池22600-1000Wh/L600-1000Wh/L240-600Wh/kg600-1000km續(xù)航1-2C800-1500次200-300Wh/kg500-600500-600km續(xù)航4-6C <0.6元/Wh電池輔助材料電池輔助材料箔220-230mAh/g150-160mAh/g190-230mAh/gLMO→220-230mAh/g150-160mAh/g190-230mAh/gLFP→LFMPLCO→4.6VLCOC→AG,Hardcarbon,LTO,TNOSi→nano-Si/C,C@SiOx,μm-Si,prelithiationLi→Li@C,Li-alloythinfilm150-400mAh/g450-3500mAh/g1500-3500mAh/g1MLiPF6,EC-DEC→LiFSI,LiTFSI，LIDFOB,SEI/CEIadditive→hybridsolid/liquid,all-solidelectrolyteAl2O3/PE,CB,Cu/Al→LATP/PE/LATP,SWNT/graphene,MPCC，largecellformat提高電芯質(zhì)量和體積能量密度提高循環(huán)性及高溫儲存特性提高快充特性及低溫特性提高安全性，防止熱失控降低雜質(zhì)敏感度降低BOM成本及制造成本充電至高電壓構(gòu)造低體積膨脹負極穩(wěn)定SEI/CEI界面優(yōu)化電子離子輸運特性阻止持續(xù)副反應(yīng)固態(tài)化45XNFengXNFeng,MGOuyangetal,ESM,2019液態(tài)電解質(zhì)體系較難解決尋找固態(tài)電池解決方案1.充電至高電壓:體相與表面結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,析氧，電解質(zhì)氧化;2.高容量硅基與含鋰負極:界面不穩(wěn)定、析鋰、高體積變化、倍率特性一般；3.大電流密度下：離子在顆粒內(nèi)、顆粒間、極片內(nèi)、電解質(zhì)相、各類界面、電芯內(nèi)輸運緩慢；4.熱失控幾率增加；5.脹氣；6.電芯容易變形、一致性差全固態(tài)鋰電池Anode:AnodeAnode主要問題：全壽命周期固/固接觸差低溫界面電阻較高1.1.可充電到高電壓2.不易析氧3.負極可含鋰4.不和鋰持續(xù)副反應(yīng)5.不易熱失控6.不易腐蝕界面7.不易漏液8.不易脹氣9.高溫穩(wěn)定性好10.電極壓實密度大11.支持內(nèi)串61.1.電芯本質(zhì)安全2.電芯容量大尺寸大3.電芯能量密度高4.模組集成效率高5.允許更高充放電倍率6.允許高溫運行7.支持絕熱/自加熱熱管理8.方便植入多元傳感器9.超長循環(huán)壽命無跳水10.更低雜質(zhì)敏感度11.更方便支持干法電極12.免除化成和老化工藝13.更方便支持預(yù)鋰化14.更高生產(chǎn)效率7英國加拿大法國美國QuantumScape,SolidExcellatron,SEEO,Ionic德國韓國英國加拿大法國美國QuantumScape,SolidExcellatron,SEEO,Ionic德國韓國氧化物與聚合物復(fù)合的混合固液鋰離子電池以及全固態(tài)電池固態(tài)金屬鋰電池氧化物與聚合物復(fù)合的混合固液鋰離子電池以及全固態(tài)電池固態(tài)金屬鋰電池硫化物全固態(tài)鋰離子電池豐田、尼桑、本田、松下、村田、湯淺、日立、物質(zhì)材料研究機構(gòu)、東京工業(yè)大學(xué)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（產(chǎn)綜研）、大阪府立大學(xué)、小原、出光興產(chǎn)株式社會、中央電力研究院、三固態(tài)電池在世界范圍內(nèi)尚處于研發(fā)和中試階段，中、日、韓在固態(tài)電池開發(fā)領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先地位；歐美政府和多家企業(yè)寄希望于通過固態(tài)電池改變現(xiàn)有動力和儲能電池格局，競爭日趨激烈；中國將因為產(chǎn)業(yè)鏈成熟、選擇混合固液電解質(zhì)路線而率先規(guī)模量產(chǎn)8u主要性能指標(2020.03報道)?GED＞400Wh/kg，VED＞900Wh/LAg-C復(fù)合Ag-C復(fù)合?循環(huán)壽命：1000周（0.5C/0.5C60℃)?安全測試：軟包電池210℃無脹氣u干法制備正極極片u熱等靜壓技術(shù)u濕法電解質(zhì)薄膜BeforeWIPAfteru壓制轉(zhuǎn)印技術(shù)2O-ZrO22O-ZrO2@NCM9:0.5:0.5---------""""硫化物全固態(tài)電池（NCM811/LSPSC/Ag/@C）電池容量：5.8Ah(60℃,0.05C)質(zhì)量能量密度＞400Wh/kg，體積能量密度＞900Wh/L面容量=6.8mAh/cm2；NCM比容量=215mAh/g（0.05C）安全測試：硫化物軟包電池熱失控測試210℃下，1.2Ah軟包，沒有脹氣；裁剪0.6Ah電池未有問題，油浴測試通過u采用濕法試制放大的全固態(tài)電芯u粉末壓制法（干法）石墨負極石墨負極電解質(zhì)電解質(zhì)NCMNCM正極u涂布法（濕法）u全固態(tài)電芯待改進的問題良好界面的構(gòu)筑和保持電解質(zhì)對水的穩(wěn)定性有待提升高電壓、高容量活性材料的兼容電芯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化原材料供應(yīng)和電芯制造工藝尚不成熟，預(yù)計2030年實現(xiàn)硫化物全固態(tài)電池規(guī)模量產(chǎn)11日立造船基于硫化物固態(tài)電解質(zhì)制備的軟包電池容量140mAh電池在120℃下循環(huán)100周容量保持93.7%電池的工作溫度區(qū)間為-40℃~100℃電池需保證小電流（0.1C）充電，大電流1C放電的形式uSolidPower硫化物電池的三條技術(shù)路線高硅路線金屬鋰路線轉(zhuǎn)化反應(yīng)正極路線2021年5月，寶馬和福特領(lǐng)投1.3億美元B輪融資，10月獲得SKInnovation投資3000萬美元uu電芯商業(yè)化進程u電芯產(chǎn)能規(guī)劃和成本構(gòu)成的變化趨勢2021.2021.10報道2021.2021.10報道目前公司產(chǎn)品處于Pre-A樣品階段，短時間內(nèi)難以規(guī)模量產(chǎn)14u電芯路線：基于氧化物陶瓷膜和無負極技術(shù)2021.2021.10報道截至2020年6月，大眾集團累計投資3億美元；目前，QS開發(fā)的4層軟包電池樣品循環(huán)超過1000周15u公司產(chǎn)品和電池性能參數(shù)SolventSolvent-in-Salt2021.112021.11報道的107Ah金屬鋰電池935Wh/LSES的電池尚不成熟，可以試應(yīng)用于無人機等小型設(shè)備，但遠遠不能滿足車用鋰電池的要求1）Ionicconductivity:3.59×10-3S·cm-1(20°C)2）Electronicconductivity:2.14×10-8S·cm-1(20°C)3）Electrochemicalwindow:6V4）SatisfactorystabilityagainstairandLimetal5)Consistofcheapelements:Li,Zr,Si,P,andOLeiZhu#,YouweiWang#,JunchaoChen#,*,JianjunLiu*,LiquanChen,WeipingTang*Sci.Adv.,inrevision.17Thegroupdesignedanovelchloridesolidelectrolyte,Li2ZrCl6,whichsimultaneouslyachievesthefollowingcharacteristics:1.Suitabilityformassproductiona.LowmaterialscostAt50μmthickness,thematerialscostisonly$1.38/m2Highlycost-competitivecomparedwithothersolidelectrolytes3YCl6：$23.05/m27La3Zr2O12：$12.92/m26PS5Cl：$23.24/m2b.HighhumiditytoleranceNeitherthestructurenortheionicconductivitychangesatarelativehumidityof5%.2.HighelectrochemicalperformancesExcellentcyclingperformanceswhenindirectcontactwithuncoatedLiMn0.8Ni0.1Co0.1O2singlecrystals.物理所/長三角吳凡團隊Improvedionicconductivityofair-stableSulfideSESulfideSEstablein100%-humidity,synthesizedby1-stepSulfideSEstablein100%-humidity,synthesizedby1-stepgas-phasemethodwithlargeyieldofelementaldoping.ASSLIBcancycleafterexposuretohumidair,withrecord-highcyclesandcapacity物理所陳汝頌馬里蘭大學(xué)莫一非Joule2020;Inter.2021Inter.2021Oxygenrelease:SOCdependentDelithiatedLCO(heating)DelithiatedLCO+LLZO(heating)LE:consumingLiLE:consumingLifromLCOSE:compensateLitoLCO物理所汪君洋Safetyadditive(Thermalrunaway)物理所陳汝頌物理所汪君洋Carbon-freehigh-loadingsiliconanodesenabledbysulfidesolidelectrolytesAstableoperationofa99.9weight%microsiliconanodewasdesignedbyusingtheinterfacepassivatingpropertiesofsulfidesolidelectrolytes.1.無機固態(tài)電解質(zhì)及原料尚未量產(chǎn)形成供應(yīng)鏈，應(yīng)用技術(shù)不成熟；2.聚合物電解質(zhì)不能與高電壓正極匹配，室溫電導(dǎo)率低；3.全固態(tài)電池界面電阻較高，低溫性能差；4.目前電芯設(shè)計解決不了循環(huán)過程體積變化的影響；測試需要較高外部壓力；5.目前電極和電芯沒有成熟的規(guī)模量產(chǎn)設(shè)備，還需要時間；6.全固態(tài)電池的BMS與系統(tǒng)集成方案不成熟；7.全固態(tài)電池的應(yīng)用方案不成熟；8.全固態(tài)電池全壽命周期安全性測試和評價還不完備；9.標準體系尚未建立；10.全固態(tài)電池性價比不清晰solutioninterface3.2wt%liquidKazuomiYoshima,YasuhiroHarada,NorioTakami，JournalofPowerSources302(2016)283-290原位固態(tài)化支撐混合固液電解質(zhì)及全固態(tài)電解質(zhì)電池開發(fā)原位固態(tài)化支撐混合固液電解質(zhì)及全固態(tài)電解質(zhì)電池開發(fā)1.Cucollector1.Cucollector2.CompositeLi/C/Si3.Ionicconductor4.Separator5.Gelinterface{7.Alfoil核心理念：通過注液保持良好的電解質(zhì)與電極材料的物理接觸，之后通過化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)將液體電解質(zhì)部分或全部轉(zhuǎn)換為高離子電導(dǎo)固體電解質(zhì)綜合平衡高電壓、安全性、鋰枝晶、體積膨脹、接觸內(nèi)阻等問題的解決Nanoscale,2015,7,7651–7658物理所納米硅負極材料開發(fā)：基礎(chǔ)研究推動工程技術(shù)物理所納米硅負極材料開發(fā)：基礎(chǔ)研究推動工程技術(shù)基礎(chǔ)科學(xué)研究：尺寸效應(yīng)、結(jié)構(gòu)演化、應(yīng)力變化、界面反應(yīng)、包覆效應(yīng)、失效機理、安全性機理Agglomeration;;1999200020062011201220132014201620172020IOP-CAS25yearsR&Donnano-Si/Canodes（1996-2020）19972004200520122013201620172020ZL200410030990.XZL201210185907.0ZL201310254609.4ZL200510082822.XZL200410030990.XZL201210185907.0ZL201310254609.4ZL200510082822.XZL200510083859.42000噸/年產(chǎn)線（1.5萬m2）物理所原創(chuàng)，持續(xù)研發(fā)25年，掌握核心技術(shù)，完成實驗室到市場的轉(zhuǎn)化，并已規(guī)?；慨a(chǎn)，完成A輪融資估值5.6億。布局上下游產(chǎn)業(yè)鏈，致力于打造完成硅負極產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用領(lǐng)域已覆蓋3C，電動工具，電動汽車等碳包覆氧化亞硅負極納米硅碳復(fù)合負極溧陽天目先導(dǎo)電池材料科技有限公司常規(guī)碳包覆氧化亞硅負極克容量1700-1800mAh/g，為現(xiàn)有石墨負極材料的5倍，首效78%-80%主要應(yīng)用于動力電池領(lǐng)域?qū)嶋H使用一般復(fù)配石墨到400-600mAh/g引入極片補鋰技術(shù)更易控制體積膨脹、循環(huán)性、內(nèi)阻、安全性等，可提升應(yīng)用范圍高首效碳包覆氧化亞硅負極克容量1200-1400mAh/g，首效84%-89%主要應(yīng)用于3C和動力電池領(lǐng)域納米硅碳復(fù)合負極克容量1300-1400mAh/g，首效85%-88%主要應(yīng)用于電動工具和動力電池領(lǐng)域?qū)嶋H使用一般復(fù)配石墨到400-450mAh/g 已完成：已完成：5um鋰復(fù)合氧化亞硅&石墨負極;首效>99%和循環(huán)提升>30%；正開發(fā)：鋰基復(fù)合負極技術(shù)。現(xiàn)狀：個別企業(yè)預(yù)鋰化工藝中試階段。意義：動力電池>300Wh/kg；循環(huán)>1500必備關(guān)鍵技術(shù)。正開發(fā)：300mm寬幅技術(shù)。國外鋰帶：D<20um、L≤60mm；意義：固態(tài)電池關(guān)鍵負極材料。預(yù)鋰化核心工藝l復(fù)合負極可提高固態(tài)電池能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。l復(fù)合負極可提高固態(tài)電池能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。l復(fù)合負極制備是下一代400Wh/kg、500Wh/kg電池研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。l超薄金屬鋰可提高固態(tài)電池的體積和質(zhì)量能量密度；l超薄金屬鋰不僅可用于下一代硅氧碳/石墨負極體系，還可用于復(fù)合金屬材料的制備。鋰粉補鋰溶液補鋰負極材料溶液補鋰保護層極片金屬鋰金屬鋰粉極片金屬鋰鋰化溶液Li/liquidelectrolyte/LCOLi/PEO-LITFSI/LCO化成前化成前化成后納米固態(tài)電解質(zhì)顆粒涂層隔膜，形成連續(xù)離子導(dǎo)電通道有效降低內(nèi)阻，適用于液態(tài)、混合固液及全固態(tài)鋰電池天目先導(dǎo)電池材料科技有限公司江蘇三合科技有限公司ThinThinCEIisformedonLCOelectrodesurfacewithlittleeffectonmorphologyandelementdistributionPatentJiazeLu,XiqianYu,HongLietal,EnSM,2020低膨脹長循環(huán)復(fù)合金屬鋰負極技術(shù)低膨脹長循環(huán)復(fù)合金屬鋰負極技術(shù)正極表面納米固態(tài)電解質(zhì)包覆技術(shù)原位固態(tài)化技術(shù)原位固態(tài)化技術(shù)循環(huán)壽命更長，倍率更好離子導(dǎo)電膜與固態(tài)電解質(zhì)膜技術(shù)離子導(dǎo)電膜與固態(tài)電解質(zhì)膜技術(shù)納米固態(tài)電解質(zhì)量產(chǎn)制備技術(shù)新型電池裝備衛(wèi)藍新能源固態(tài)電池技術(shù)系統(tǒng)解決方案衛(wèi)藍新能源固態(tài)電池技術(shù)系統(tǒng)解決方案無人機電池包高比能混合固液電解質(zhì)電池無人機電池包22Ah22Ah270Wh/kg420Wh/kg4040Ah500Wh/kg25Ah600Wh/kg高功率智能儲能電柜75Ah350Wh/kg衛(wèi)藍新能源近期開發(fā)目標：基于原位固態(tài)化的高能量密度動力電池開發(fā)衛(wèi)藍新能源近期開發(fā)目標：基于原位固態(tài)化的高能量密度動力電池開發(fā)打造先進固態(tài)動力電池產(chǎn)品，支持我國新一代電動汽車發(fā)展蔚來汽車ET7inNorwayNCA/C@SiO儲能電池NCA/C@SiO儲能電池NCM811/C@SiONCM523/GP混合固液電解質(zhì)鋰離子電池全固態(tài)鋰離子電池鈉離子Li-rch/C@LiLi-rich/C@LiNCM905510/C-Si@LiNCM905510/C-Si@LiNM9010/C-Si@LiNCM811/C-Si@LiNM9010/C-Si@LiNCM811/C-Si@Li動力電池Li-rch/C-Si@LiLi-rich/C-Si@LiNCM811/C@SiONCM523/GP混合固液電解質(zhì)鋰離子電池全固態(tài)鋰離子電池鈉離子Li-rch/C@LiLi-rich/C@LiNCM905510/C-Si@LiNCM905510/C-Si@LiNM9010/C-Si@LiNCM811/C-Si@LiNM9010/C-Si@LiNCM811/C-Si@Li動力電池Li-rch/C-Si@LiLi-rich/C-Si@LiNCM811/C@SiONCM523/GP▲▲NCA/C@SiO固態(tài)化含鋰負極無鈷低鎳高能量正極厚正極創(chuàng)新模組和電池包設(shè)計LNMO/C@LiLNMO/C@LiLMO/C@Li低成本動力電池▲NaCuFeMnO/CokeNCM333/GPNCM333/GPLFP/C@LiLFP/C@Li▲▲NaCuFeMnO/Coke混合固液電解質(zhì)(10-1wt%)▲8.高離子電導(dǎo)率復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)材料；9.超細氧化物及硫化物等固態(tài)電解質(zhì)材料；1.電位：emf，過電位；表面電位，混合電位；電位衰2.晶體結(jié)構(gòu)演化：不同溫度，不同循環(huán)次數(shù)，不同SOC下的電極材料：有序與無序、互占位與堆垛、體相與表面，解離與相分離，擴散；3.形貌與孔結(jié)構(gòu)：尺寸；孔隙率、孔分布、連通性；變形；浸潤和接觸；4.體積變化和應(yīng)力變化：嵌入反應(yīng)