青岛日报社/观海新闻7月26日讯 小到生活中随处可见的手机、电动车，大到深海探测、开发中的设备，不同应用场景都对锂离子电池的能量密度提出了更高需求。
商品化锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。为了满足能量密度要求，需要匹配高比容量和宽电压窗口的电极材料。采用更“靠谱”的固态电解质来代替锂电池中液态有机电解液和聚烯烃隔膜，不仅可以维系电池高能量密度，还能解决因液态电解液闪点低导致的易燃易爆以及聚烯烃隔膜尺寸热稳定性差导致的安全问题。这就是固态锂电池研发的现实意义。
兆瓦时级固态锂电池能源基站支撑深海智能探测
由中国科学院青岛生物能源与过程研究所牵头完成，获2023年度山东省技术发明一等奖的“高性能固态锂电池材料、技术及系统应用”项目，创新了固态电解质材料体系，突破了固态锂电池关键制造技术，发展了双源动力系统集成技术，开发出国际领先的深海电源系统，为我国的深海探测、开发装备提供了可靠的电源支撑。
项目第一完成人、青岛能源所研究员崔光磊是固态锂电池领域领军人物。他告诉记者，深海电源系统需满足高耐压、高安全、高能量密度的“三高”要求，“性情稳定”的固态锂电池被业界认为是理想的解决方案。但单一固态电解质体系无法同时满足对高能量密度和长寿命的要求，电极与固态电解质的“交界处”在极端条件下长时间充放电循环，也容易严重失效。
崔光磊研究员在电池研制现场照片
靶向技术难点，项目创新性突破了三相渗流复合固态电解质关键材料制备核心技术。项目主要完成人之一、青岛能源所固态能源系统技术中心固态能源器件工程技术研究组组长韩鹏献介绍，该项目发明了三维多孔无机快离子导体骨架，实现了锂离子在快离子导体相的连续传输；基于模块化分子设计聚合物填充材料，实现锂离子在复合固态电解质中无机相、聚合物相、界面相的“三相渗流”，为锂离子传输打开了更多“通路”，同时有效提高了复合固态电解质膜的机械强度。
此外，项目还通过弹性聚合物多级包覆及差异化界面设计，解决了电池内部界面失效的难题；发明原位固态化界面融合技术，成功实现固态锂电池规模化制造；创新集成高比能固态锂电池与高功率电池电容器，开发出“功”“能”兼备的电池电容双源动力系统，实现了同等重量下续航能力的翻倍。
兆瓦时级固态锂电池能源基站支撑深海智能探测
目前，项目已开发出能量密度达每千克360至520瓦时、综合性能优异的固态锂电池单体，突破了商品锂离子电池能量密度“天花板”，也通过了短路穿钉等安全测试及万米全海深压力舱模拟测试，能量密度及充放电循环寿命等指标均达国际领先水平。
项目从根本上解决了商品液态锂电池安全问题，提高了电池续航能力，为“探索一号”科考船、“沧海”与“奋斗者”万米深海联合作业等大国工程以及各类深潜器、着陆器累计提供110批次深海固态能源系统。此外，通过与本地企业开展合作、孵化成立科技企业等方式，该项目持续促进技术落地和成果转化，近三年新增销售额累计超5亿元。（青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷 实习生 赵一婧）
责任编辑：孙源熙
