太藍新能源梁世碩：無隔膜固態電池更安全/成本更低
固態電池具有高安全和高能量密度的雙重優勢，被業界公認為是極具發展前景的下一代技術，包括中國、歐美、日本、韓國等都在大力布局。實際上，固態電池并非新鮮的概念，但是為何多年來遲遲無法大規模量產應用，問題的關鍵是什么?太藍新能源一直在思考這個問題。
圖為重慶太藍新能源北京研究院院長梁世碩演講
在日前舉行的第九屆動力電池應用國際峰會(CBIS2024)“賦能商用車電氣化轉型”主題論壇上，重慶太藍新能源北京研究院院長梁世碩應邀出席，并作主題為《固態電池在商用車等領域的應用探索》的演講，向與會嘉賓介紹了太藍新能源在固態電池領域獨特的創新研究成果。
01
無隔膜固態鋰電池技術
在電池技術快速迭代過程中，如何平衡能量密度和安全之間的矛盾，是每個鋰電人都在思考的問題。長期以來，業界為提升電池安全做了大量的研究工作，其中做得更多的是“加法”，包括在材料端的隔膜進行涂附，添加阻燃劑等;在電池包增加氣凝膠、云母片、鋼結構件等提升安全性。
“傳統‘加法’的解決方案，能量密度和安全是翹翹板的兩端難以兼顧。”梁世碩指出，因為真正給電池提供能量的物質是活性物質，而為了增加電池的安全性無限地增加層層防護后，就使得活性物質在電池里的占比越來越低，不能提供能量的物質占比越來越高。所以不能靠“加法”提升安全性能，必須要換一個思路。
從第一性原理出發，太藍新能源提出了要進行“范式革命”，轉換一種新的世界觀，提出全新的“4321”技術路線，在固態電池上大膽做“減法”。
“4”是指傳統液態電池的四大主材(正極、負極、隔膜、電解液);“3”是把中間最薄弱的部件隔膜去掉，只留下正極、負極、電解液，此為太藍最先實現產業化、無隔膜半固態電池的產品階段;“2”是把電解液完全去掉，只剩下正極和負極，就是行業熟知的全固態電池階段;“1”最后將不提供物質能量的負極去掉，只留下提供能量的正極，這是未來太藍無負極全固態電池產品階段。
如何能夠實現無隔膜，太藍新能源有兩個創新。梁世碩介紹道，首先是材料創新，用極片復合固態電解質層替代普通隔膜，“厚度只有幾微米，同時具有非常好的韌性，可以適用卷繞和疊片兩種工藝，離子電導率達到1.5mS/cm，優于市面上常見的氧化物固態電解質電導率”。
二是工藝創新。據梁世碩介紹，太藍新能源經過多年的研究，成功實現了原位亞微米工業制膜技術(ISFD)突破，精度控制可以達到亞微米級，良率達到99%以上，并且這種技術已經可以實現量產。
行業周知，隔膜的功能有兩個，一是電子絕緣，使正負極電子不能通過;二是離子導通，正負極離子可以通過隔膜的孔進行傳輸。梁世碩表示，太藍新能源采用的極片復合固態電解質，可以同時具備這兩項功能，因此能夠創造性地推出無隔膜固態鋰電池技術。
02
更安全、成本更低
業界發展固態電池，更多的期望是獲得更高的能量密度，同時擁有更高的安全性能。太藍新能源認為，安全是固態電池的第一使命，只有固態電池或者半固態電池才能夠做到更好的安全性能，才能讓消費者在市面上放心地接受和應用。
梁世碩介紹，對于無隔膜半固態電池產品，太藍新能源做了多項極限安全測試。在擠壓測試中，擠壓到60%形變量，仍然能保持安全;在過充測試中，充電最大電壓達到19V，仍然不起火，“因為固態電解質層能夠抑制鋰析出，即使有少量鋰析出，固態涂層也有非常好的機械強度”;在高溫測試中，200℃環境下，電池能夠保持不起火不爆炸。
“未來我們的全固態電池沒有電解液，電池能夠承受的溫度會超過200℃、250℃，甚至更高。基于正負極材料的特性，我們把電池里最容易起火的兩個元素——電解液和隔膜去掉后，電池的耐溫性能會有更高表現。”梁世碩進一步解釋道。
除了安全問題，業內對成本也非常關注。太藍新能源無隔膜半固態電池一方面減掉了隔膜，另一方面減少了電解液，在材料上實現超過10%的成本下降。而且，全固態電池電解質具有更寬的電化窗口，能夠兼容各類具有更高克容量、更高電壓的正負極材料，從而實現更寬能量密度范圍，適應于電動汽車、儲能、低空經濟、便攜產品等各種領域。
據梁世碩透露，太藍新能源將在2025年實現無隔膜半固態電池小批量生產和樣包開發，2026年實現裝車試用。全固態電池方面，2025年將完成體系開發和原型驗證，2026年實現對低空飛行領域產品小批量生產，2027年實現乘用車示范性應用。
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