為固態電池產業化“添磚加瓦”——安徽大學朱凌云教授

朱凌云，現為安徽大學材料科學與工程學院教授，海外引進國家級專家，享受國務院政府特殊津貼。主要從事全固態鋰離子電池材料及其薄膜合成制備研究工作。主持和參與了國家和省部級電池材料相關科研項目20余項，申請發明專利40余件，在固態電解質和電池材料方面獲授權專利15件。近年來在全固態電池三元正極表面包覆、硫化物固態電解質合成及負極枝晶研究方面成果明顯，在Nature Communications、AEM、ACS Energy lett.、Energy & Environmental Science等期刊發表高水平研究論文二十余篇。

主要研究方向

據了解，安徽大學材料學院設立有全固態電池實驗室，研究方向聚焦于固態電解質，涵蓋硫化物固態電解質、鹵化物固態電解質以及凝膠態電解質。近年來，針對硫化物電解質，朱凌云教授團隊同步開展從基礎配方到高空氣穩定性配方、高離子傳導率配方及其產業化技術的研究。現階段的團隊中有3位博士、6位碩士投身于硫化物電解質的研究工作。而凝膠電解質研究，是朱凌云教授入職安徽大學后開辟的新方向，在新型電解質設計和凝膠化技術方面，團隊取得了創新性成果，已投稿兩篇相關研究論文。

固態電池產業化觀點

朱凌云教授作為業內權威專家，曾多次受邀做客中國粉體網對話欄目。在固態電池產業化方面，朱凌云教授憑借其深厚的學術造詣與豐富的實踐經驗，發表了極具深度與獨特價值的見解。

朱凌云教授表示：“據我了解，目前國內多家電池企業已經能夠生產出20安時至60安時級別的真正意義上的全固態電池樣品。針對中試規模（例如200兆瓦以下產能）的全固態電池生產線，也已有多家企業在投資建設。現在已有在短期內能生產固態電池的企業，例如安徽的國軒高科，今年已有裝車計劃，目標達到百輛級別。這表明固態電池從實驗室走向中試階段的技術可行性正在被驗證。”

值得注意的是，今年5月份國軒高科宣布其全固態電池裝車路測，其中在固態電解質的研究方面朱凌云教授團隊與國軒高科有一定的合作，主要集中在固態電解質的基礎成分和基礎工藝研究，包括在硫化物電解質的溶劑、電化學穩定性和空氣穩定性等工作。這些基礎研究為國軒高科公司的電解質研發和生產提供了一定的技術保障。

朱凌云教授還表示：“需要明確的是，‘固態電池’是一個統稱，其內部有不同的技術路線，可側重高能量密度或高功率密度等不同特性。產業化進程需要根據具體應用場景的需求來推進。例如，用一個經過包覆處理的石墨負極，可以實現10C倍率的充放電，并在較低壓力下工作的固態電池方案，解決了固態電池在實用化時需要高維持壓力的問題，但是這個研究方案的固態電池能量密度相對較低。因此，我認為如果能夠根據不同的市場需求，選擇合適的技術路徑進行開發，固態電池的產業化進程可能會比預期更快。”

主要研究成果

1.實現硫化物全固態鋰電池5分鐘充放電

朱凌云教授團隊與清華大學合作，在硫化物全固態鋰電池研究領域取得新突破。該研究通過改性石墨負極，設計了一種低維持壓力下穩定運行的硫化物全固態電池，驗證了全固態電池12C（5分鐘）充放電性能。該成果以《Surface-Modified Graphite Anodes for High-Rate Long-Cycling in Sulfide All-Solid-State Batteries》為題發表在國際著名期刊《ACS Nano》上。

2.自形成Na₃P/Na₂O界面相的固態鈉電池用Na₃Zr₂Si₂PO₁₂/Na₃PO₄雙相復合固體電解質

朱凌云、詹孝文教授團隊設計了一種含有20 mol% Na₃PO₄的雙相Na₃Zr₂Si₂PO₁₂/Na₃PO₄固體電解質，創新性地釋放了Na₃PO₄的潛力。該雙相復合固態電解質不僅改善了電解質內部的快速離子傳輸環境，同時該雙相復合固態電解質與金屬鈉負極界面自形成的Na₃P/Na₂O相調控了負極界面的電化學行為，在循環過程中穩定了負極界面，抑制了鈉枝晶的成長。該成果以《Self-forming Na₃P/Na₂O interphase on a novel biphasic Na₃Zr₂Si₂PO₁₂/Na₃PO₄ solid electrolyte for long-cycling solid-state Na-metal batteries》為題發表在國際知名期刊《Energy Storage Materials》上。

3.系列團簇二維晶態材料用作新型鋰離子固態電池電解質

安徽大學朱凌云教授、朱滿洲教授、康熙教授以及重慶大學唐青教授展開合作，發展了團簇晶體工程，構建了系列團簇二維晶態材料用作新型鋰離子固態電池電解質。具體的，研究團隊利用銀元素構成的納米團簇作為核心，在其外部包裹一層聚合物，再外接一部分極性基團，通過離子交換定量交換一部分鋰離子，讓這部分鋰離子活躍起來，形成了一種全新的電解質材料。該成果以《Atomically defined two-dimensional assembled nanoclusters for Li-ion batteries》為題發表在國際頂級期刊《Nature Synthesis》上。

4.揭示單鋰枝晶與硫化物電解質之間界面層的納米結構

朱凌云教授團隊與清華大學張興教授團隊利用低溫透射電子顯微鏡，揭示了在不同溫度下單個鋰枝晶和硫化物電解質（SE）之間的界面層的納米結構。該成果以《Nanostructure of the Interphase Layer between a Single Li Dendrite and Sulfide Electrolyte in All-Solid-State Li Batteries》為題發表在《ACS Energy Letters》上。

信息來源：

安徽大學、中國粉體網、涉及期刊、網絡公開信息等

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