2015年6月3日，由國(guó)家能源局指導(dǎo)，中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）與杜塞爾多夫展覽（上海）有限公司共同主辦的“儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)2015”在北京召開。在儲(chǔ)能技術(shù)分論壇上，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員許曉雄發(fā)表主題演講，以下為演講內(nèi)容。

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員許曉雄：

我們研究所主要做鋰電池細(xì)分行業(yè)中的全固態(tài)鋰電池。

所有的化學(xué)能源都會(huì)涉及到安全問(wèn)題，對(duì)于鋰離子電池來(lái)說(shuō)，安全問(wèn)題也至關(guān)重要。全固態(tài)鋰電池的材料比較安全，另外本質(zhì)性的反應(yīng)比較少，因此使用壽命有望做到比普通鋰離子電池長(zhǎng)很多。

我們研究所在解決鋰電池安全方面做了很多工作，比如對(duì)鋰離子電池進(jìn)行電解液添加和隔膜表面涂層研究，但這些都是在從局部解決安全問(wèn)題。在化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域從根本上解決安全問(wèn)題，全固態(tài)器件是比較好的研究方向。美國(guó)已經(jīng)做出相關(guān)規(guī)劃，要在全固態(tài)聚合物上進(jìn)行大量研發(fā)投入；日本根據(jù)2014年修訂的計(jì)劃，對(duì)固態(tài)電池進(jìn)行了重新闡述，同時(shí)也進(jìn)行了更大力度的投入，其原因是現(xiàn)階段一些日本企業(yè)的研究成果得到了進(jìn)一步推進(jìn)。

固態(tài)電池就是用固態(tài)電解液材料替換液態(tài)電解液，實(shí)現(xiàn)二次電池化學(xué)儲(chǔ)能。從世界范圍來(lái)看，現(xiàn)在固態(tài)電池領(lǐng)域發(fā)展比較快也比較好的是日本，尤其是豐田汽車。根據(jù)2012年的數(shù)據(jù)，他們的電池單體容量實(shí)現(xiàn)了比較好的循環(huán)次數(shù)；2014年，他們對(duì)外報(bào)道是數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了固態(tài)電池大容量80萬(wàn)次的放點(diǎn)水平；預(yù)計(jì)2020年，他們會(huì)將這種技術(shù)應(yīng)用在SUV汽車上。美國(guó)在固態(tài)電池領(lǐng)域也處于快速研發(fā)階段，尤其是超高提及能量密度電池，目前這種電池主要應(yīng)用于高端的3C產(chǎn)品，包括可穿戴產(chǎn)品市場(chǎng)中，未來(lái)這一市場(chǎng)容量還會(huì)逐漸增加。

我國(guó)在“八五”、“九五”期間已經(jīng)開始了固態(tài)電池的相關(guān)研究，“十二五”期間科技部“863項(xiàng)目組”啟動(dòng)了對(duì)這項(xiàng)研究的支持。

固態(tài)電池隨著溫度升高，電導(dǎo)率也會(huì)提升。三星基于日本技術(shù)，利用手機(jī)大屏幕的發(fā)熱效應(yīng)提升固態(tài)電池的性能，溫度越高性能就越好。在技術(shù)層面，歐洲做的相對(duì)成熟，截止到2014年，已經(jīng)有超過(guò)3000輛聚合物能源車在路上跑，他們的電池正極用磷酸鐵鋰。現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，這些都是基于固態(tài)電池規(guī)模化應(yīng)用比較成功的案例。

目前，真正具有應(yīng)用價(jià)值的固體電池材料有硫化物體系、無(wú)機(jī)材料、基于離子液體的有機(jī)材料、PUG材料。2011年后，我們研究所開發(fā)出一種超過(guò)現(xiàn)有鋰離子電池的電解質(zhì)材料應(yīng)用在固態(tài)電池中后，發(fā)現(xiàn)正極材料的性能很難發(fā)揮出來(lái)，主要是電阻非常高，需要進(jìn)行界面優(yōu)化。負(fù)極方面，我們希望把金屬作為基礎(chǔ)材料來(lái)提高電池能量密度，同時(shí)提高加工性能。

我們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合循環(huán)和電導(dǎo)率因素，離子電導(dǎo)率對(duì)電子能量密度的影響比較顯著。

寧波材料技術(shù)與工程研究所從2011年開始，基于固態(tài)電池做了幾方面研究：第一是電解質(zhì)材料研究，先是做了氧化類的電解質(zhì)材料，其優(yōu)點(diǎn)是在空氣中比較穩(wěn)定，然后基于高體積密度材料發(fā)展了氧化物類材料體系，提高電導(dǎo)率；第二，發(fā)展了硫化物材料，做出了適合應(yīng)用重量、能量密度比較高的固態(tài)電池。第三，基于氧化物研發(fā)空氣電池，我們已經(jīng)制備出了密度比較高、非常薄的電池，而且可以做成不同的尺寸和形狀。

我們研發(fā)的大容量全固態(tài)鋰電池，在60℃下可以循環(huán)200次，保持96%的循環(huán)深度，穩(wěn)定性比較優(yōu)越。我們?cè)?0℃進(jìn)行充放電，電池溫度升高的同時(shí)能量也在增加，驗(yàn)證了全固態(tài)鋰電池的特性——溫度升高會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)材料導(dǎo)電性提高。

目前我們已經(jīng)為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了20項(xiàng)專利。基于氧化物的全固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)是密度很高，而且可以做成不同的尺寸。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有幾家大型企業(yè)開始投入相關(guān)研發(fā)。感謝大家聆聽。