固態(tài)電池產(chǎn)學研攜手共進——中科院上海硅酸鹽研究所張濤研究員

張濤，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員、博士生導(dǎo)師，中國科學院上海硅酸鹽研究所能源材料研究中心書記、主任，國家萬人計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、英國皇家化學會會士。中國科學院百人計劃入選者、國際電化學能源科學院理事。主要研究方向包括固態(tài)鋰電池及其相關(guān)固態(tài)電解質(zhì)、金屬空氣電池、鈉離子電池、碳基復(fù)合電極材料、新型儲能材料與電池等。在電化學儲能材料及器件領(lǐng)域發(fā)表SCI論文100余篇。主譯2019年諾貝爾化學獎獲得者吉野彰（日）專著《電池引發(fā)的能源革命》。

教育背景及工作經(jīng)歷

教育背景：2007年，畢業(yè)于復(fù)旦大學化學系物理化學專業(yè)，獲得理學博士學位。

工作經(jīng)歷：2007-2008年，在上海大學理學院擔任講師；2008-2015年，先后在日本國立三重大學和日本國立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所從事新能源材料及其在動力和儲能電池中的應(yīng)用研究。2015年至今，加入中國科學院上海硅酸鹽研究所工作，擔任 “電化學儲能材料與器件” 課題組組長，能源材料研究中心主任。

從實驗室到工業(yè)化生產(chǎn)

2022年8月，張濤研究員與上海洗霸科技股份有限公司共同宣布建立固態(tài)電池先進材料聯(lián)合實驗室。僅僅一個月后，雙方進一步達成知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，上海洗霸獲得了一系列與固態(tài)電池相關(guān)的關(guān)鍵專利，包括《一種有機-無機復(fù)合準固態(tài)電解質(zhì)以及準固態(tài)鋰電池》等。

緊接著，張濤研究員與上海洗霸于2022年11月共同投資成立了上海科源固能新能源科技有限公司。該公司專注于儲能技術(shù)服務(wù)、新型陶瓷材料銷售、電池制造以及新型膜材料制造等業(yè)務(wù)。同年12月，上海洗霸建成了噸級至拾噸級工業(yè)化標準產(chǎn)線，并于2023年1月中旬一次性試產(chǎn)成功，順利進入產(chǎn)線工藝優(yōu)化階段。

聚焦于固態(tài)電解質(zhì)材料及薄膜技術(shù)，上海洗霸聯(lián)合張濤研究員團隊成功開發(fā)了鋰離子電池氧化物固態(tài)電解質(zhì)（LLZTO）粉體，基于鋰供體反應(yīng)技術(shù)提出電解質(zhì)相變策略，制備對空氣本征穩(wěn)定的石榴石型電解質(zhì)，增強其對空氣和水的穩(wěn)定性；以先進的固態(tài)阻燃電解質(zhì)技術(shù)解決了安全問題，使得電池能量密度及充放電速率大幅提升；采用先進的制備技術(shù)實現(xiàn)多尺寸、高致密（＞99%）氧化物固體電解質(zhì)熱壓陶瓷片批量化生產(chǎn)；基于關(guān)鍵界面技術(shù)，實現(xiàn)固態(tài)鋰電池循環(huán)超1250次（1C），處于同類電池領(lǐng)先水平。上海科源固能具備固態(tài)電解質(zhì)薄膜量產(chǎn)能力，與其他企業(yè)合作形成了多規(guī)格、多尺寸的大面積成卷產(chǎn)品，滿足固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的需求。固態(tài)電解質(zhì)粉體、漿料和隔膜等產(chǎn)品性能領(lǐng)先，經(jīng)材料、電芯和終端三個層級客戶的驗證，涉及國內(nèi)主流電池企業(yè)、車企、研究機構(gòu)等。

值得一提的，在固態(tài)電池領(lǐng)域，上海洗霸除了與張濤研究員展開合作外，還與復(fù)旦大學趙東元院士展開合作，以趙東元院士獲國家自然科學獎一等獎的“有序介孔高分子和碳材料的創(chuàng)制和應(yīng)用”為載體，上海洗霸團隊開發(fā)出具有高比表面積、高孔隙率和高連通性等特性的均孔碳基骨架，產(chǎn)出的有序介孔碳材料產(chǎn)品已經(jīng)初步通過了材料、電芯和終端三個維度客戶的驗證。

上海洗霸與趙東元院士及張濤研究員團隊開展產(chǎn)研合作及股權(quán)合作，研發(fā)生產(chǎn)固態(tài)電解質(zhì)粉體、隔膜負極側(cè)電解質(zhì)涂覆、正極電解質(zhì)粉體摻混與負極電解質(zhì)粉體摻混、新型硅碳負極與硅碳負極材料中的介孔碳基等。

限制全固態(tài)電池商業(yè)化的因素

張濤研究員在接受中國粉體網(wǎng)采訪時對限制全固態(tài)電池商業(yè)化的因素分別從材料層面以及電池層面做出回應(yīng)。

材料層面，因為氧化物材料的剛性比較強，盡管可以做宏量制備和產(chǎn)業(yè)化的合成，但是當材料應(yīng)用于電池時，鋰離子從固態(tài)電解質(zhì)到固態(tài)活性材料之間怎么實現(xiàn)有效的傳輸，這是需要解決的問題。硫化物材料的楊氏模量相對是比較低的，更容易加工成型，使用冷壓的方法就可以加工成型。但是硫化物從材料的角度來說，成本較高，宏量制備工藝要求高，應(yīng)用于電池時，與鋰金屬的穩(wěn)定性問題需要特別關(guān)注。

電池層面，無論是氧化物還是硫化物，目前業(yè)界關(guān)注的、迫切需要解決的主要是固態(tài)界面的問題，比如當氧化物材料和正極材料混合時，涉及到“小界面”的問題，還有氧化物固態(tài)電解質(zhì)和鋰金屬負極或者硅基負極以及正極的“大界面”問題，硫化物也面臨著相似的問題。從電池層面要想實現(xiàn)全固態(tài)電池就需要解決固-固界面問題。

張濤研究員表示，氧化物全固態(tài)電池相對而言可能更快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而硫化物全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化可能要靠后一些。目前氧化物固態(tài)電解質(zhì)已經(jīng)實現(xiàn)噸級的宏量制備與生產(chǎn)，成本上有較好的控制，應(yīng)用于固態(tài)電池，考慮到其與負極材料的兼容性，比較有利于走向產(chǎn)業(yè)化。

參考來源：

聚焦固態(tài)電池核心難題，加速科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化落地——專訪中科院上海硅酸鹽研究所張濤研究員.粉體網(wǎng)

中國科學院上海硅酸鹽研究所、上海洗霸官網(wǎng)、官微

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