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2021年5月25日，由清華大學南策文院士，北京科技大學范麗珍教授，清陶研究院院長何泓材博士，在頂級學術期刊 Nature Reviews Materials （影響因子71.9）共同發表的學術論文“Tailoring inorganic–polymer composites for the mass production of solid-state batteries”正式刊出。

作為能同時提高能量密度，解決鋰電池安全問題的固態鋰電池，已經成為下一代鋰電池技術的發展方向。固態鋰電池用固體電解質取代液體電解質不僅可以解決安全問題，還可以使用鋰金屬負極以及高壓大容量正極，以實現高能量密度。固態鋰電池由復合正極、固體電解質和負極的疊層組成，這種結構比具有液體電解質的傳統電池更簡單，更容易封裝，并可提供更大的設計靈活性。但由于在固態鋰電池核心材料以及關鍵工藝技術方面取得突破的難度很大，固態鋰電池產業化的進程姍姍來遲。

圖: b鋰離子電池結構：由多相復合電極層和多孔聚合物隔膜層組成，液態電解質浸透整個電芯；c 固態電池結構：由疊層IPC復合正極層、固態電解質層和鋰金屬負極(或IPC復合負極層)組成，形成多層多相復合材料結構。

固態鋰電池產業化的難點是開發合適的固體電解質材料以及實現電解質材料在固態鋰電池中有效的集成與應用。清華大學南策文教授團隊在這方面經歷了近20年的探索和積累，終于找到了可以產業化的技術路徑。在此基礎上，團隊創辦了清陶并快速進行相關工藝的小試中試之后，實現了固態鋰電池的產業化，迎來了固態鋰電池產業化黎明的曙光。

該論文綜述并比較了各種固態電解質材料性能，無機-聚合物復合電解質（IPC電解質）結合了無機固體電解質和聚合物固體電解質的優點，且適合于固態鋰電池的大規模生產，因此成為固態鋰電池產業化的最優選擇。論文進而就IPC電解質的設計、IPC電解質在固態鋰電池中的一體化與界面設計以及基于IPC電解質的固態鋰電池電芯制造工藝等進行了詳細闡述和介紹，在綜述研究現狀基礎上，為IPC電解質的設計、界面設計與一體化給出了明確思路，為固態鋰電池電芯制造給出了可行的工藝和方法。

圖：基于無機-聚合物復合電解質的固態鋰電池制造工藝

總結起來，由于具有高能量密度、長壽命和高安全性的潛在優勢，固體電解質及固態鋰電池的研究將繼續快速發展。在所有固體電解質技術中，IPC電解質顯示出最優的綜合性能和放大能力。IPC電解質將軟聚合物與穩定的無機材料復合，可以獲得高離子電導率，良好的電極潤濕性以降低界面電阻，以及高穩定性從而確保安全。

固態鋰電池作為下一代鋰電池技術，將成為各領域電動化過程中技術、產品、市場向上突破的關鍵鑰匙，以其高安全、高能量密度的優勢在各個領域開拓出藍海市場。固態鋰電池產業化雖然曙光已現，但依然任重道遠。清陶愿與更多合作伙伴同行、共生、共同成長，快速推進固態動力鋰電池產業化，盡早為用戶提供更安全、更耐用的儲能與動力電池產品。

（中國粉體網編輯整理/青黎）

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