中國粉體網(wǎng)訊  固態(tài)電池摒棄了鋰離子電池中常用的揮發(fā)性液體電解質(zhì)，而不易燃的陶瓷電解質(zhì)粉體一直是人們關注的焦點。陶瓷基固態(tài)電解質(zhì)具有一些有益的固有特性，如不可燃性、較大的機械強度、較寬的電化學穩(wěn)定性窗口等，它們在安全性和使用壽命等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。

陶瓷在固態(tài)電池中的應用

①電解質(zhì)材料。這些陶瓷材料具有高離子導電性能，能夠有效地傳輸離子（如鋰離子或鈉離子）在正負極之間進行電荷平衡。與傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)相比，固態(tài)電解質(zhì)陶瓷具有更高的化學穩(wěn)定性和安全性，能夠抑制電池的熱失控和電解液泄漏的風險。

②導電電極材料。例如，鎢酸鹽陶瓷材料在固態(tài)鋰離子電池中作為正極材料，具有良好的離子和電子導電性能，可以提高電池的能量密度和功率輸出。此外，鈣鈦礦氧化物陶瓷在固態(tài)固態(tài)氧化物燃料電池中用作陽極材料，具有高離子導電性和催化活性，促進燃料氧化反應。

③封裝和保護層。陶瓷材料具有良好的機械強度、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可以保護電池內(nèi)部組件免受外界環(huán)境的影響，并防止電池的機械破壞和氧化。

④界面調(diào)控材料。可以用于調(diào)控電極與電解質(zhì)之間的界面，提高電極和電解質(zhì)之間的相容性和電荷傳輸效率。

美國最大固態(tài)電池公司——ION Storage Systems

ION Storage Systems（ION）是美國一家專注于固態(tài)電池陶瓷電解質(zhì)的公司，其固態(tài)電池采用3D陶瓷結構技術，摒棄了傳統(tǒng)石墨等材料，顯著提升了電池的儲能能力。

為了實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，ION在2023年9月曾與世界上最大的陶瓷供應商之一Saint-Gobain（圣戈班）簽訂了陶瓷粉末供應協(xié)議，確保了關鍵原材料的穩(wěn)定供應。該協(xié)議要求圣戈班生產(chǎn)陶瓷粉末，ION將其應用于新型固態(tài)電動汽車電池。

此外，來自圣戈班的高科技陶瓷粉末制腦狀結構，是ION新固態(tài)電池的核心，它具有正極和負極的多孔結構，中間夾有致密、薄、固體電解質(zhì)。

今年五月份，ION宣布將在馬里蘭州貝爾茨維爾總部附近建設全美最大的固態(tài)電池工廠。該固態(tài)電池生產(chǎn)試點線計劃于今年內(nèi)啟動，初始產(chǎn)能為1MWh，預計到2025年初產(chǎn)能將增至10MWh，長期目標是到2028年實現(xiàn)500MWh的產(chǎn)能。

能量單位換算公式：

1 MWh (兆瓦時) = 1000 kWh (千瓦時)

1 GWh (吉瓦時) = 1000 MWh

1 TWh (太瓦時) = 1000 GWh

假設一輛新能源汽車的電池容量為100 kWh（100度電），那么1 MWh 的產(chǎn)能只能為10輛新能源汽車提供電池，2028年成功達到500MWh的年產(chǎn)能，也僅能夠為5000輛新能源汽車提供電池。

而我國規(guī)模最大的固態(tài)鋰電池量產(chǎn)項目和全球規(guī)模領先的固態(tài)鋰電池量產(chǎn)項目——清陶昆山固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化項目達產(chǎn)后年裝機量將達10GWh，這將是美國最大固態(tài)電池工廠的20倍。

國內(nèi)企業(yè)布局陶瓷基固態(tài)電解質(zhì)

國內(nèi)眾多企業(yè)在氧化物陶瓷基固態(tài)電解質(zhì)方面布局較早，許多企業(yè)已經(jīng)初步具備了LATP、LLZO和LLTO等具有應用潛力的固態(tài)電解質(zhì)的量產(chǎn)能力，LATP、LLZO以及LLTO已實現(xiàn)噸級以上制備。在國內(nèi)布局的企業(yè)包括溧陽天目先導電池材料科技有限公司（天目先導）、清陶能源發(fā)展股份有限公司（清陶能源）、贛鋒鋰業(yè)集團股份有限公司（贛鋒鋰業(yè)）、上海洗霸科技股份有限公司（上海洗霸）等。

天目先導可批量生產(chǎn)粒徑D50為4μm、離子電導率在0.1mS/cm以上的LATP粉體，并且可提供粒徑D50為300nm的LATP離子導體油系漿料以及厚度在15μm 的LATP涂覆隔膜。

清陶能源實現(xiàn)了對LLZO以及LLTO陶瓷粉體、復合正負極等材料的量產(chǎn)，并且可以生產(chǎn)制備不同類型的離子導體復合隔膜等。

贛鋒鋰業(yè)具備百噸到千噸級納米石榴石型以及NASICON型氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的生產(chǎn)能力，其所生產(chǎn)的石榴石型電解質(zhì)離子電導率可達1.2mS/cm以上，NASICON型電解質(zhì)離子電導率可達0.6mS/cm以上。同時贛鋒鋰業(yè)也可生產(chǎn)不同規(guī)格的石榴石型、NASICON型氧化物固態(tài)電解質(zhì)陶瓷片，可用于固態(tài)電池、特殊電化學器件、傳感器等。

上海洗霸成立先進材料事業(yè)部，與中科院上海硅酸鹽研究所張濤研究員團隊合作，期望產(chǎn)量達噸級到十噸級/年固態(tài)鋰離子電池粉體材料。

小結

隨著全球能源結構的轉變和電動汽車市場的不斷擴大，固態(tài)電池被認為是最有前景的電池技術之一，大量企業(yè)正在努力推進不同類型固態(tài)電解質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化以及相應固態(tài)電池的制備。其中陶瓷基固態(tài)電解質(zhì)作為固態(tài)電池技術的重要發(fā)展方向，憑借其出色的化學穩(wěn)定性和優(yōu)良的離子傳導性能，展現(xiàn)出強大的潛力和廣闊的應用前景，并且國內(nèi)一些企業(yè)已實現(xiàn)噸級以上制備，推動固態(tài)電池的發(fā)展邁向新的高度。

參考來源：

郭向欣等.當前固體電解質(zhì)與固態(tài)電池技術成熟度分析

固態(tài)電池圈的“代表人物”：陶瓷！.粉體網(wǎng)

圣戈班：陶瓷電池最新進展.固態(tài)電池SSB

號稱美國最大固態(tài)電池ION Storage Systems公司，是PPT技術還是有真實力？揭開其真實面紗！.中科聯(lián)化研究院

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）

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