软银等成功开发提高全固态电池密度的技术

发布时间 | 2024-07-05 10:47 分类 | 技术前沿 点击量 | 151
导读:​软银和Enpower Japan于7月2日共同宣布,在全固态电池的开发中,成功实现了固态电解质的均质化,增加了活性物质比例,并使固态电解质层薄膜化,从而在全固态锂金属电池单元中实现了350Wh/kg级的...

软银和Enpower Japan于7月2日共同宣布,在全固态电池的开发中,成功实现了固态电解质的均质化,增加了活性物质比例,并使固态电解质层薄膜化,从而在全固态锂金属电池单元中实现了350Wh/kg级的重量能量密度。

350Wh/kg电池单元

350Wh/kg电池单元和充放电曲线(来源:软银官网)

研究背景

近年来,软银和Enpower Japan的联合研究团队正在推动用于平流层通信服务平台“HAPS”等的下一代电池的研究开发。在HAPS的运作中,比体积能量密度(Wh/L)更重要的是重量能量密度(Wh/kg)的高低,因此需要轻量且大容量的电池。

研究团队此前通过降低正极-固态电解质层界面的电阻、减少正极混合材料中固态电解质的重量比例以及使固态电解质层薄膜化等技术改良,2021年11月成功验证了液态锂金属电池单元的重量能量密度达到520Wh/kg,2023年8月成功验证了全固态锂金属电池单元的重量能量密度达到300Wh/kg。在此次研究中,为了进一步提高全固态电池的重量能量密度,他们致力于改善材料的均质性以降低界面电阻。

研究进展

全固态电池虽然不存在液体电解质,但其正极活性物质-固态电解质界面密合性低,导致离子传导相关的界面电阻增加,从而减少电池容量,并且降低输出特性和寿命特性。此外,正极活性物质-固态电解质间和固态电解质间界面的形成也存在困难。

为了应对这些挑战,此次研究通过改进原料粒度调节和粉碎工艺以控制固态电解质的粒径,同时在成膜过程中改善颗粒分散性,成功实现了固态电解质的均质化。这一改进提高了导电材料的分散性,增加了正极活性物质的利用率,并通过改善电极层的平滑性,在电极间形成了良好的界面,使大面积的高容量化和短路抑制成为可能。最终,全固态锂金属电池单元的重量能量密度提高到了350Wh/kg。

软银的电池开发战略

软银的电池开发战略(资料来源:软银网站)

目前,在小型单元中,已经实现了392Wh/kg和200次循环的验证,但在大型软包单元中仍存在循环中短路的问题。未来,他们将继续开发进一步均质化材料和电极的技术,以防止电极大面积化和层叠状态下的短路。软银和Enpower Japan表示,他们将继续致力于提高下一代电池的高容量化研究,并计划在2024年度内验证重量能量密度达到400Wh/kg,并在2026年度实现1000次循环以上的长寿命化。

 

粉体圈 Coco编译

作者:粉体圈

总阅读量:151