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全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液，可以解決安全性問題？
2019年，對(duì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)而言，都是頗為艱難的一年。補(bǔ)貼退坡、降本壓力大、資金鏈緊張，不少企業(yè)在陣痛中掙扎求生。
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由于受整體銷售狀況持續(xù)不佳的影響，新能源汽車行業(yè)部分整車及動(dòng)力電池廠商的資金周轉(zhuǎn)出現(xiàn)了壓力，一些企業(yè)因客戶未能按約支付貨款，大幅增加計(jì)提對(duì)其應(yīng)收賬款的壞賬準(zhǔn)備，對(duì)企業(yè)的經(jīng)營業(yè)績產(chǎn)生不利影響。
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在此背景下，2月10日工信部發(fā)布了“關(guān)于修改《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)定》的決定（征求意見稿）”。
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此次征求意見稿主要取消了原規(guī)定中的“設(shè)計(jì)開發(fā)能力”要求，把此部分調(diào)整為了“技術(shù)保障能力”要求，要求企業(yè)應(yīng)具備與生產(chǎn)的新能源汽車產(chǎn)品相適應(yīng)的技術(shù)保障能力；還能夠?qū)φ嚭妥灾撇考袦y(cè)試能力，能夠評(píng)價(jià)、確認(rèn)與技術(shù)保障能力相關(guān)的技術(shù)要求。
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從技術(shù)保障能力來看，要求企業(yè)在生產(chǎn)過程中的技術(shù)把控能力，主要確保的是生產(chǎn)品質(zhì)和一致性，測(cè)試能力也是為了保障生產(chǎn)出來的產(chǎn)品符合汽車產(chǎn)品所需的技術(shù)要求。
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此次意見稿的調(diào)整，意味著新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)可以不具備自有的設(shè)計(jì)開發(fā)能力，只要保證生產(chǎn)所需的技術(shù)保障能力就行。
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1.動(dòng)力電池是新能源電動(dòng)汽車的核心零部件，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的不景氣，動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)自然不能幸免。從這一點(diǎn)來看，征求意見稿對(duì)新能源汽車行業(yè)的要求，同樣適用于動(dòng)力電池行業(yè)。
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把握市場方向，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，核心技術(shù)革新，才是硬道理。技術(shù)質(zhì)量過硬，始終是企業(yè)發(fā)展的保障，市場的導(dǎo)向。
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電池技術(shù)發(fā)展到今天，可以說相對(duì)已經(jīng)比較成熟了，但也同樣遇上了瓶頸，急需新一代技術(shù)的誕生，尤其是新能源領(lǐng)域。
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固態(tài)電池是有望成為下一代動(dòng)力電池技術(shù)中，呼吁聲最高的一種。因?yàn)槿虘B(tài)電池不僅技術(shù)成熟度相對(duì)較高，國內(nèi)外眾多鋰離子電池企業(yè)也已將全固態(tài)電池技術(shù)作為重要的下一代技術(shù)儲(chǔ)備。
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此外，固態(tài)電池還是2019年獲得諾貝爾化學(xué)的約翰·班寧斯特·古迪納夫等一批國際頂尖學(xué)者極力支持的技術(shù)。無論是主觀還是客觀，發(fā)展固態(tài)電池都是必然選擇。
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在固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展早期，由于固態(tài)電解質(zhì)材料電導(dǎo)率相對(duì)較低，研發(fā)的重點(diǎn)多集中在提高固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率方面，因此具有高離子電導(dǎo)率的硫化物電解質(zhì)和氧化物固態(tài)電解質(zhì)吸引了廣泛關(guān)注。
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全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液，有望從根本上解決電池安全性問題，是電動(dòng)汽車和規(guī)?；瘍?chǔ)能理想的化學(xué)電源。其關(guān)鍵主要包括制備高室溫電導(dǎo)率和電化學(xué)穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)以及適用于全固態(tài)鋰離子電池的高能量電極材料、改善電極/固態(tài)電解質(zhì)界面相容性。
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2.固態(tài)鋰電池是基于鋰電池開發(fā)的，相比傳統(tǒng)的鋰電池，主要是不再用液態(tài)或是膠質(zhì)作為正負(fù)極之間的傳導(dǎo)材料，從而大幅度提高了汽車安全性、耐高溫能力能。具有高安全性、高能量密度、長循環(huán)壽命、寬工作溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)，其中非常核心的就是固態(tài)電解質(zhì)。
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從技術(shù)路徑來講，固態(tài)電解質(zhì)主要可分為氧化物電解質(zhì)，硫化物電解質(zhì)，有機(jī)聚合物電解質(zhì)，LiPON型電解質(zhì)等。
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氧化物固態(tài)電解質(zhì)按照物質(zhì)結(jié)構(gòu)可以分為晶態(tài)和玻璃態(tài)(非晶態(tài))兩類，其中晶態(tài)電解質(zhì)包括鈣鈦礦型、NASICON型、LISICON型以及石榴石型等，玻璃態(tài)氧化物電解質(zhì)的研究熱點(diǎn)是用在薄膜電池中的LiPON型電解質(zhì)。
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氧化物晶態(tài)固體電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性高，可以在大氣環(huán)境下穩(wěn)定存在，有利于全固態(tài)電池的規(guī)?；a(chǎn)。研究熱點(diǎn)在于提高室溫離子電導(dǎo)率及其與電極的相容性兩方面。目前，改善電導(dǎo)率的方法主要是元素替換和異價(jià)元素?fù)诫s，與電極的相容性也是制約其應(yīng)用的重要問題。
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硫化物晶態(tài)固體電解質(zhì)最為典型的是thio-LISICON，由東京工業(yè)大學(xué)KANNO教授最先在Li2S-GeS2-P2S體系中發(fā)現(xiàn)，化學(xué)組成為Li4-xGe1-xPxS4，室溫離子電導(dǎo)率最高達(dá)2.2×10-3S/cm(其中x=0.75)，且電子電導(dǎo)率可忽略。thio-LISICON的化學(xué)通式為Li4-xGe1-xPxS4(A=Ge、Si等,B=P、A1、Zn等)。
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硫化物玻璃固體電解質(zhì)通常由P2S5、SiS2、B2S3等網(wǎng)絡(luò)形成體以及網(wǎng)絡(luò)改性體Li2S組成，體系主要包括Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-B2S3。組成變化范圍寬，室溫離子電導(dǎo)率高，同時(shí)具有熱穩(wěn)定高、安全性能好、電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬(達(dá)5V以上)的特點(diǎn)，在高功率以及高低溫固態(tài)電池方面優(yōu)勢(shì)突出，是極具潛力的固態(tài)電池電解質(zhì)材料。
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聚合物固態(tài)電解質(zhì)由聚合物基體(如聚酯、聚酶和聚胺等)和鋰鹽(如LiClO4、LiAsF4、LiPF6、LiBF4等)構(gòu)成，因其質(zhì)量較輕、黏彈性好、機(jī)械加工性能優(yōu)良等特點(diǎn)而受到了廣泛的關(guān)注。
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常見的SPE包括聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚環(huán)氧丙烷(PPO)、聚偏氯乙烯(PVDC)以及單離子聚合物電解質(zhì)等體系。
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目前，主流的SPE基體仍為最早被提出的PEO及其衍生物，主要得益于PEO對(duì)金屬鋰穩(wěn)定并且可以更好地解離鋰鹽。
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LiPON型電解質(zhì)是美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)，在高純氮?dú)鈿夥罩胁捎蒙漕l磁控濺射裝置濺射高純Li3P04靶制備得到鋰磷氧氮(LiPON)電解質(zhì)薄膜。
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據(jù)了解，該材料具有優(yōu)秀的綜合性能，室溫離子導(dǎo)電率為2.3×10-6S/cm，電化學(xué)窗口為5.5V(http://vs.Li/Li+)，熱穩(wěn)定性較好，且與LiCoO2、LiMn2O4等正極以及金屬鋰、鋰合金等負(fù)極相容性良好。LiPON薄膜離子電導(dǎo)率的大小取決于薄膜材料中非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和N的含量，N含量的增加可以提高離子電導(dǎo)率。
