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2021年5月25日，由清华大学南策文院士，北京科技大学范丽珍教授，清陶研究院院长何泓材博士，在顶级学术期刊 Nature Reviews Materials （影响因子71.9）共同发表的学术论文“Tailoring inorganic–polymer composites for the mass production of solid-state batteries”正式刊出。
作为能同时提高能量密度，解决锂电池安全问题的固态锂电池，已经成为下一代锂电池技术的发展方向。固态锂电池用固体电解质取代液体电解质不仅可以解决安全问题，还可以使用锂金属负极以及高压大容量正极，以实现高能量密度。固态锂电池由复合正极、固体电解质和负极的叠层组成，这种结构比具有液体电解质的传统电池更简单，更容易封装，并可提供更大的设计灵活性。但由于在固态锂电池核心材料以及关键工艺技术方面取得突破的难度很大，固态锂电池产业化的进程姗姗来迟。
图: b锂离子电池结构：由多相复合电极层和多孔聚合物隔膜层组成，液态电解质浸透整个电芯；c 固态电池结构：由叠层IPC复合正极层、固态电解质层和锂金属负极(或IPC复合负极层)组成，形成多层多相复合材料结构。
固态锂电池产业化的难点是开发合适的固体电解质材料以及实现电解质材料在固态锂电池中有效的集成与应用。清华大学南策文教授团队在这方面经历了近20年的探索和积累，终于找到了可以产业化的技术路径。在此基础上，团队创办了清陶并快速进行相关工艺的小试中试之后，实现了固态锂电池的产业化，迎来了固态锂电池产业化黎明的曙光。
该论文综述并比较了各种固态电解质材料性能，无机-聚合物复合电解质（IPC电解质）结合了无机固体电解质和聚合物固体电解质的优点，且适合于固态锂电池的大规模生产，因此成为固态锂电池产业化的最优选择。论文进而就IPC电解质的设计、IPC电解质在固态锂电池中的一体化与界面设计以及基于IPC电解质的固态锂电池电芯制造工艺等进行了详细阐述和介绍，在综述研究现状基础上，为IPC电解质的设计、界面设计与一体化给出了明确思路，为固态锂电池电芯制造给出了可行的工艺和方法。
图：基于无机-聚合物复合电解质的固态锂电池制造工艺
总结起来，由于具有高能量密度、长寿命和高安全性的潜在优势，固体电解质及固态锂电池的研究将继续快速发展。在所有固体电解质技术中，IPC电解质显示出最优的综合性能和放大能力。IPC电解质将软聚合物与稳定的无机材料复合，可以获得高离子电导率，良好的电极润湿性以降低界面电阻，以及高稳定性从而确保安全。
固态锂电池作为下一代锂电池技术，将成为各领域电动化过程中技术、产品、市场向上突破的关键钥匙，以其高安全、高能量密度的优势在各个领域开拓出蓝海市场。固态锂电池产业化虽然曙光已现，但依然任重道远。清陶愿与更多合作伙伴同行、共生、共同成长，快速推进固态动力锂电池产业化，尽早为用户提供更安全、更耐用的储能与动力电池产品。
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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