陸浩總經(jīng)理-高能量密度固態(tài)電池關鍵材料-硅基負極與固態(tài)電解質

天目湖先進電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新論壇暨固態(tài)電池研討會-202——硅基負極與固態(tài)電解質1開發(fā)背景開發(fā)背景開發(fā)歷程開發(fā)瓶頸解決方案解決方案產(chǎn)業(yè)應用220182018汽車專項鋰硫鋰硫、固態(tài)20172017納米專項2016重點專項1.新能源汽車2.納米科技3.材料基因組國軒力神中航D.D.Bresseretal, 32019年創(chuàng)建“電池歐洲”技術創(chuàng)新平臺，2020發(fā)布《電池戰(zhàn)略劃，《歐盟地平線2020計劃》部署“構建低碳未來：下一代電池專項”，圍繞電池應用、電布《電池法規(guī)》草案，2021年啟動“歐洲電池伙伴關系”美國：2021年6月發(fā)布《先進電池供應鏈安全百日評估報告》，美國能源部、國《儲能大挑戰(zhàn)路線圖》報告；2021年8月拜登總統(tǒng)將簽署在清潔汽車和卡車行政令；通過《美國清潔能源法案》RISINGIII,2021~2025年），計劃的競爭力，包括氟化物電池、鋅負極電池；三是NEDO與豐田汽車和松下等38家企業(yè)、高校動新一代高效電池“全固體電池”核心技術的開發(fā)(Solid-EV項目)。力爭2022年度之前確立技術4韓國：2021年7月韓國政府發(fā)布了“2030二次電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”；2023～2028年投入3066億韓元，爭取提前實現(xiàn)固態(tài)電池、鋰硫電池、鋰金屬電池的商業(yè)化應用；3大電池企業(yè)宣布計劃到2030年總4??安全性差（漏液、短路）?能量密度較低?無法徹底消除鋰枝晶隱患?高低溫性能差?安全性高?能量密度高?循環(huán)效率高?高溫性能更好55{6數(shù)據(jù)中心通訊基站數(shù)據(jù)中心通訊基站電動車輛航空航天醫(yī)療電子消費電子國家安全錳酸鋰(LMO)磷酸鐵鋰(LFP)磷酸鐵錳鋰(LFMP)錳酸鋰(LMO)磷酸鐵鋰(LFP)磷酸鐵錳鋰(LFMP)鎳錳酸鋰(LNM)鈷酸鋰(LCO)碳包覆氧化亞硅碳包覆納米硅碳7開發(fā)背景開發(fā)背景開發(fā)歷程開發(fā)瓶頸解決方案解決方案產(chǎn)業(yè)應用8;;;;IOP-CAS26yearsR&Donnano-Si/CanodesZL200510083859.4ZL201210185907.0ZL201310254609.4微米硅納米硅微米硅納米硅物理所納米硅負極部份授權專利物理所納米硅負極部份授權專利(1998-201料——一種鋰二次電池,—CVD生長碳納米線.Carbon—CVD生長硅納米線.—硅基納米線的包覆.開發(fā)方向開發(fā)方向性能瓶頸性能瓶頸導電網(wǎng)絡失效低擴散系數(shù)低擴散系數(shù)原位摻雜倍率性能差倍率性能差開發(fā)背景開發(fā)背景開發(fā)歷程開發(fā)瓶頸解決方案解決方案產(chǎn)業(yè)應用ThefabricationofThefabricationofSNCsWeight%2.6297.38entWeight%2.6297.38entAtomic%4.5295.48H：2.02μmMappingandH：2.02μmMappingandEDXoforiginalSampleJunjieLi*JunjieLi*,ScientificReports.2,511（2012）FeiLuo,JunjieLi,HongLi*,Nanoscale.,DOI:10.1039/c5nr00045a碳包覆有效的抑制SiO@C-510.6nm20nmSiO@C-1023.8nmSiO@C-1536.8nm20nm5nmSiO@C-3540nm5nm81.040nm5nmConductivity(S/Conductivity(S/cm)420aGasphasecoating-1Gasphasecoating-2SolidphasecoatingCapacityretention(%)Gasphasecoating-2Gasphasecoating-2bGasphasecoating-1SolidphasebGasphasecoating-1SolidphasecoatingCyclingnumberDensity(g/cc)Intensity(a.u.)Intensity(a.u.)46550周后典型曲線20周后典型曲線熱處理后氧化亞硅原始氧化亞硅RamanShift（cm-1）b490cm-1450℃原始Capacity(mAh/g)20005000·原始樣品450℃900℃CyclenumberParticleSizeT/DS/A(m2/g)Capa.(mAh/g)Efficiency預鎂SiO6.1791.62.00.50.0030060090012001500SpecificCapacity(mAh/g)▲▲▲▲▲▲30nm100nm500nm3μm30nm30nm400300200100nm100nm9998979695500nm▲▲Cyclenumber▲Cyclenumber▲▲3μm3μmCyclenumber開發(fā)背景開發(fā)背景開發(fā)歷程開發(fā)瓶頸解決方案解決方案產(chǎn)業(yè)應用原位摻雜突破現(xiàn)有技術門檻，持續(xù)開發(fā)新產(chǎn)品化學氣相包覆技術均勻，致密的表面碳層，保證優(yōu)異循環(huán)性能輔助材料技術物理氣相沉積技術大批量氧化亞硅原材料核納米硅制備技術心制造技術低成本，高首效，大批量，分散好的納米硅制備硅碳復合技術面向實用的結構設計，保證材料的優(yōu)異綜合原位摻雜突破現(xiàn)有技術門檻，持續(xù)開發(fā)新產(chǎn)品化學氣相包覆技術均勻，致密的表面碳層，保證優(yōu)異循環(huán)性能輔助材料技術物理氣相沉積技術大批量氧化亞硅原材料核納米硅制備技術心制造技術低成本，高首效，大批量，分散好的納米硅制備硅碳復合技術面向實用的結構設計，保證材料的優(yōu)異綜合性能力爭打造國際領先的產(chǎn)品核心技術綜合技術指標領先以上指標滿足商業(yè)化需求2021-20232019.122019.122018.122017.102017.102013.022013.021-10nm硅在導電介質中的均勻分散高容量、高首效、低膨脹、高倍率、低成本、高品質CapacityRetention/%CapacityRetention/%正極材料：NCM811（190mAh/g）正極壓實密度：3.4g/cm3負極壓實密度：1.75g/cm3CapacityRetention/%CapacityRetention/%正極材料：NCM811（190mAh/g）正極壓實密度：3.4g/cm3負極壓實密度：1.75g/cm3電壓范圍：2.75V-4.2V4040202000正極材料：NCM811（190mAh/g）正極壓實密度：3.4g/cm3負極壓實密度：1.75g/cm3電壓范圍：2.75V-4.2V020040060080010000200400600800100012001400CycleNumberCycleNumber在18650電池中循環(huán)1500周容量保持85%！在軟包電池中循環(huán)1000周容量保stGeneration（LATP）?特點:提高電池安全性、循環(huán)性?量產(chǎn)情況:量產(chǎn)，批量出貨全固態(tài)電池?特點:提高電池安全性、循環(huán)性?量產(chǎn)情況:量產(chǎn)，批量出貨?特點:超高離子電導率全固態(tài)電池LATP等一LATP等Al2O3一LATP等基膜PE/PP基膜PE/PP?特點:提高電池安全性、循環(huán)性?量產(chǎn)情況:量產(chǎn)，批量出貨全固態(tài)電池?特點:滲入基膜，提高電池綜合性能全固態(tài)電池?特點:針對全固態(tài)電池體系全面提高?應用領域:固液混合電池、全固態(tài)電池結構