中科固能吴凡团队最新成果：四大技术路线与最新突破

随着全球对新能源需求的不断提升，全固态电池逐渐成为下一代电池技术的核心方向。溧阳中科固能新能源科技有限公司在这一领域的创新成果吸引了广泛关注。作为公司领军人物，董事长吴凡在2024中国电池产业创新发展论坛上的演讲详细阐述了全固态电池的四大技术路线及其优势，并分享了公司在正极材料、负极材料以及硫化物固态电解质方面的最新研究进展。

01全固态电池四大技术路线

吴凡首先分析了全固态电池领域的最新进展，指出全球关于全固态电池的研究已经发布了6000多篇论文。通过对这些研究的梳理和AI辅助筛选，目前主流的四条全固态电池技术路线分别是：聚合物、硫化物、氧化物、卤化物。每条技术路线都具备独特的优势：

●聚合物电解质路线：聚合物电解质材料主要基于有机物，具有较好的柔性和成膜性，能够适应复杂的电池结构。然而，其低的离子电导率限制了其在高性能电池中的应用，因此更多用于对成本和柔性有要求的中低性能电池。

●硫化物电解质路线：硫化物材料因其在常温下表现出最高的电子导率而备受关注。尤其是在全固态电池的固态电解质中，硫化物能够极大提升电池的整体导电性。吴凡提到，中科固能团队的研发重点正是基于硫化物电解质的开发，这也为公司后续的技术突破奠定了基础。

●氧化物电解质路线：氧化物材料因其良好的化学稳定性和机械强度，可以在高压环境下保持稳定。这使得氧化物成为混合固液电池的理想选择。它们作为电解质材料的应用，能够有效提升电池的长寿命和安全性。

●卤化物电解质路线：卤化物材料具备很强的氧化稳定性，尤其在高电压环境下表现出色。其稳定的性能使其成为正极材料的添加剂和导锂介质的理想候选。这条技术路线正在一些前沿研究中逐步展开，并在某些领域展现出巨大潜力。

吴凡进一步指出，虽然每条路线都有独特的优势和应用场景，但硫化物路线因其在性能上的综合表现成为中科固能的研发重点。团队在硫化物固态电池、固态电解质材料、以及正负极活性材料的研发上都取得了长足进展。

02正极材料的创新与突破

在正极材料领域，中科固能通过自主研发的冷冻干燥法，实现了对超细固态电解质粉末的制备。这一工艺突破为正极材料的开发带来了全新的可能性。冷冻干燥法能够在制备过程中避免颗粒溶解和碰撞，保持材料的高压稳定性，并且通过这一技术手段，将材料的颗粒直径成功控制在200纳米以下。这一超细粉末材料具备了优良的化学稳定性和更高的离子导电率，成为全固态电池正极侧的理想选择。

通过这一技术，团队成功将固态电解质材料应用于正极表面活性材料的包覆过程中。具体而言，在钴酸锂等活性材料中加入了固态电解质原材料，并通过原位电化学合成技术，在活性材料表面原位生成一层稳定的固态电解质。经过一系列的实验，团队确定了10%的固态电解质添加量是最佳比例。这个比例下，界面离子通路得到了极大优化，界面阻抗显著降低，同时电池的电化学性能也得到了显著提升。

进一步的性能测试表明，这一正极材料在高倍率放电测试中表现优异，最高可实现70C倍率放电，并且在长循环测试中，电池的循环寿命达到了7000圈。在超高面容量条件下（15 mAh/cm²），钴酸锂全固态电池依然能够保持接近14.9 mAh/cm²的放电容量，电池级能量密度突破340 Wh/kg。

03负极材料的前沿探索

在负极材料的研究上，中科固能面临的主要挑战是如何克服锂金属与硫化物电解质之间的界面不稳定问题。吴凡指出，团队通过对锂金属表面进行界面保护层处理，有效解决了这一难题。他们选择了软碳材料作为负极的核心，并通过在软碳材料中引入氮化锂，成功实现了锂金属的界面保护。

吴凡详细介绍了软碳与氮化锂的界面作用机制。软碳材料本身具有较高的层间颗粒和孔隙率，能够有效吸引锂离子并引导其在氮化锂颗粒周围沉积，形成稳定的锂金属原子层。这一界面保护层极大地提升了电池的电化学性能。在2mAh/cm²的面容量下，电池的循环寿命达到2000h（1000次），表现出更高的临界电流密度和较好的均值电压，极限倍率可达100C。在30C的情况下，电池的放电容量仍接近100mAh/g，循环次数超过6000圈，容量保持率高达98%。

此外，吴凡还指出，通过软碳氮化锂的界面保护层，团队成功抑制了锂枝晶的生成，极大提升了电池的循环稳定性。同时，团队还开发了软碳与氮化硅的复合界面保护层，进一步提升了电池的电化学性能。氮化硅在沉积过程中会与锂金属形成锂硅合金，锂硅合金和软碳复合以后，可以显著提升硅材料本身在固态电池中的电化学性能和循环性能。在实际应用中，该技术使得硫化物全固态电池的性能达到了新的高度，放电倍率高达175C，循环寿命超过22000余圈。

04硫化物固态电解质材料的量产进程

在全固态电池的核心——硫化物固态电解质材料领域，中科固能也取得了重要进展。吴凡介绍道，公司目前已经开发出了多种不同晶体结构类型的硫化物材料，如LPSX型、LSPS型、LPS型和LSS型，LPSX型材料方面，公司正在进行百吨级材料产线的放量。LPSX型材料具备超高的离子电导率，比传统液态电解液的电导率高出3-5倍。这一特性使得LPSX型材料在提升电池整体电化学性能方面具有巨大的潜力。

LPSX型硫化物材料不仅具备优异的电化学性能，其空气稳定性也十分突出。根据团队的实验数据，在干燥环境中，LPSX型材料可以在一个工作日内保持96.4%的离子电导率，这意味着该材料在实际的电芯生产和使用中适应性更强。

中科固能在材料粒径的控制上也取得了突破性进展。团队成功将材料的D50控制在0.23微米，D90控制在0.4微米，这种精确的控制使得硫化物材料更加均衡，提升了材料在全固态电池中的表现。目前，中科固能已经实现了从百克级到百吨级材料的稳定供应。

关于中科固能

最后，吴凡详细介绍了中科固能的发展历程和未来规划。公司于2022年由中科院物理所和溧阳市政府联合成立，并于2023年完成股改。未来几年，公司将逐步扩大产能，预计到2027年将实现大规模量产，供应全球市场。

中科固能在全固态电池领域的技术积累和创新布局，正在为全固态电池的商业化铺平道路。公司通过与多家龙头企业的合作，逐步确立了其在全固态电池领域的重要地位，未来可期。