中國(guó)粉體網(wǎng)訊 隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，長(zhǎng)續(xù)航、快充、安全問(wèn)題已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。兼顧高能量密度與安全性的固態(tài)電池是公認(rèn)最具前景的下一代動(dòng)力電池。為深入交流探討當(dāng)前固態(tài)電池技術(shù)、成本、產(chǎn)業(yè)化等發(fā)展現(xiàn)狀，2024年1月18日-19日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的第五屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會(huì)在江蘇昆山隆重召開(kāi)。會(huì)議期間，我們邀請(qǐng)到了業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者、優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對(duì)話欄目，進(jìn)行訪談交流。本期，我們邀請(qǐng)到的是青島大學(xué)的郭向欣教授。
粉體網(wǎng)：氧化物固體電解質(zhì)析氧問(wèn)題有什么思路改善呢？
郭教授：氧化物固體電解質(zhì)本身就是氧化物，加上表面還會(huì)生成一些像碳酸鋰、氫氧化鋰等易于分解的氧化物，析氧問(wèn)題比較復(fù)雜。需要看氧化物固體電解質(zhì)與什么樣的正極、負(fù)極、電解液匹配來(lái)具體分析。如果是表界面反應(yīng)，就要做表面的改善或修飾；如果是體相的析氧，就需要對(duì)體相進(jìn)行改性。析氧的情況類似高鎳三元材料，改善策略也是和高鎳三元材料之間存在關(guān)鍵共性問(wèn)題。
粉體網(wǎng)：如何解決鋰負(fù)極和鋰鑭鋯氧的界面問(wèn)題？
郭教授：鋰負(fù)極和鋰鑭鋯氧的界面問(wèn)題一直是研究熱點(diǎn)。前幾年我們就撰寫(xiě)過(guò)這方面的綜述。當(dāng)前仍然有很多研究單位在關(guān)注這個(gè)問(wèn)題。大家之前認(rèn)為高致密的陶瓷固體電解質(zhì)可以擋住鋰枝晶在陶瓷中的穿透，但現(xiàn)在看來(lái)不是這么簡(jiǎn)單。
我們團(tuán)隊(duì)做過(guò)很多工作，包括增加中間層有效抑制鋰枝晶的貫穿。這里面存在臨界電流密度，當(dāng)電流密度超過(guò)這一臨界值的時(shí)候，依然會(huì)發(fā)生明顯的鋰穿透。最近有些研究單位在做鋰鑭鋯氧本身的改性，對(duì)抑制鋰枝晶的穿透有明顯作用。在我們的評(píng)述文章中明確指出，在固態(tài)電池的研究中首先需要標(biāo)定出臨界電流密度，在電池工作過(guò)程中最好將其電流密度控制在臨界值之下。
有一個(gè)非常有意思的現(xiàn)象就是像鋰鑭鋯氧這樣的陶瓷片，當(dāng)反向施加電場(chǎng)時(shí)，鋰枝晶還可以長(zhǎng)回去，這個(gè)現(xiàn)象也給予大家很大的啟發(fā)。
將來(lái)，通過(guò)大家共同的努力，通過(guò)各種先進(jìn)的綜合改善策略，這個(gè)問(wèn)題還是有希望在固態(tài)電池中得到解決。
粉體網(wǎng)：為什么納米氧化物固體電解質(zhì)能在固態(tài)電解質(zhì)膜和固態(tài)復(fù)合正極材料性能提升方面顯示出極大的優(yōu)勢(shì)？
郭老師：引入納米粉體，例如正極材料的氧化鋁包覆已經(jīng)是業(yè)界廣泛采用的方案，可以顯著提高正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
對(duì)于納米固體電解質(zhì)，就又增加了離子導(dǎo)電性，可以提高界面的離子傳輸能力。另外，用在固態(tài)電池上，氧化物本身表面有活性可以促進(jìn)聚合，包括在固體電解質(zhì)膜里引入納米固體電解質(zhì)，提高離子電導(dǎo)率和其他性能的效果也很明顯。
粉體網(wǎng)：鋰鑭鋯氧納米化后如何防止表面產(chǎn)生碳酸鋰等副產(chǎn)物？如何保持較高的表面離子電導(dǎo)？如何儲(chǔ)存？
郭教授：表面碳酸鋰的問(wèn)題，我們做過(guò)詳細(xì)的研究，現(xiàn)在一直在給業(yè)界的同仁重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。因?yàn)榇蠹以瓉?lái)都不太重視這一問(wèn)題，直接使用材料，然后的反饋是產(chǎn)氣、效果不好等問(wèn)題。實(shí)際上像碳酸鋰的問(wèn)題在電池里面都有，像鈷酸鋰表面、三元材料表面都有碳酸鋰，而納米鋰鑭鋯氧比表面積大，其表面的碳酸鋰會(huì)更多更不太容易消除。但這個(gè)問(wèn)題有很好的辦法可以把表面的碳酸鋰除掉，比方說(shuō)現(xiàn)在用的比較多的弱酸清洗，也有直接利用表面的堿性去做化學(xué)反應(yīng)包覆也能達(dá)到很好的效果。
儲(chǔ)存方面主要是阻斷和與水及二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)，干燥環(huán)境就可以很好的抑制碳酸鋰的生長(zhǎng)。在使用的時(shí)候，不要長(zhǎng)時(shí)間暴露在潮濕的大氣環(huán)境之中。
粉體網(wǎng)：與其他固態(tài)電解質(zhì)相比，氧化物固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展是最快，未來(lái)氧化物固態(tài)電解質(zhì)還需要解決哪些問(wèn)題讓它走的更遠(yuǎn)呢？
郭教授：氧化物固態(tài)電解質(zhì)是比較好制備的，也是最容易驗(yàn)證的。做電池沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，企業(yè)要經(jīng)過(guò)多方面的驗(yàn)證，包括配方的調(diào)整等。我們研究材料十幾年了，現(xiàn)在就是要和企業(yè)結(jié)合，下一步根據(jù)電池企業(yè)的需求，研發(fā)有用的材料。比方說(shuō)電池體系的設(shè)計(jì)，包括半固態(tài)、全固態(tài)體系對(duì)材料的要求不同，我們會(huì)有針對(duì)性的做材料的研發(fā)。
另外就是成本問(wèn)題，我們現(xiàn)在一個(gè)非常重要的研發(fā)方向就是降本，現(xiàn)在不光是電池要降本，材料更要降本。降本還涉及到規(guī)�；膯�(wèn)題，如果僅僅做噸級(jí)可能也很難談降本。所以說(shuō)這都是我們下一步要重點(diǎn)發(fā)展的方向。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
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