AMR Account | 清华大学深研院贺艳兵副教授和郑州大学周震教授团队：全固态锂电池的发展现状与强化策略

以下文章来源于AMR材料研究述评 ，作者AMR

近日，清华大学深圳国际研究生院贺艳兵副教授和郑州大学周震教授团队联合在AMR发表述评文章“Current Status and Enhancement Strategies for All-Solid-State Lithium Batteries”。文章着重讨论了高能量密度全固态锂电池当前的实际发展状况，并基于现有技术介绍了未来着力攻关的方向。

关键词：全固态锂电池，性能评估，固态电解质，界面，电池工艺

全固态锂电池的前途是光明的，但道路是曲折的。

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文章内容简介

随着城市化和工业化的快速发展，发达国家和发展中国家都承担着实现碳达峰和碳中和的义务。可充电电池的创新是电动汽车和储能电站等可再生能源技术发展的支柱，是建设清洁能源新社会、实现双碳目标的重要支撑。近年来，随着人们对高效、安全储能技术的需求不断增长，全固态锂电池受到了广泛关注。然而，关键问题仍然没有解决，阻碍了全固态锂电池的商业化。以往的讨论大多集中在如何从理论角度实现高能量密度。该文通过对不同种类的高能量密度全固态锂电池的实际案例进行深入分析，全面揭示全固态锂离子电池、全固态锂金属电池和全固态锂硫电池的目前发展现状。作者提出了一种通用的计算方法来直观地比较上述电池系统，通过比较全固态锂电池的关键参数可以准确把握其发展现状。针对全固态锂电池在倍率性能暨功率密度等方面面临的挑战，提出了未来可能的着力攻关方向。包括制备不同种类的固体电解质薄膜以降低电池中非活性物质的比例；选用潜在的高容量负极和高电压和/或高容量的正极；基于对界面和界面相的深入理解，构建稳定的电极/固体电解质界面。此外，还介绍了高通量计算与实验结合的大数据与机器学习在加速材料筛选和电池工艺优化方面的贡献。最后，对未来的发展进行了展望。

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AMR：请问您选择该领域

的初心是什么？

作者团队：

为了实现“双碳”目标，发展可充电电池等可再生能源技术是必不可少的。全固态电池因其具备实现更高能量密度和更安全的潜力而受到广泛关注。遗憾的是，迄今为止市场上还鲜有商业化的全固态电池，这主要是因为还存在较多科学问题亟待解决。因此，我们希望在了解全固态电池当前进展状况的基础上，去研究并解决面临的问题，帮助其尽早达到商业化的条件。

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AMR：请和大家分享一下这个领域

可能出现的研究机会。

作者团队：

在基础研究方面，解决固态电池的电极/电解质界面问题是目前最为紧迫的，工况条件下的原位表征技术急需发展。同时实现“双高”（高能量密度和高功率密度）是未来动力电池的发展要求，基于大数据与机器学习结合的人工智能范式对于电池材料筛选与电池工艺优化带来了机遇。为了实现商业化，降低生产成本也是必要的，所以电池工艺与智能制造也会快速发展。

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AMR：您对该领域的人才

培养有何种倡议？

作者团队：

未来，希望该领域能够吸引和培养更多的多学科多领域交叉融通的人才，解决全固态锂电池所面临的诸多挑战，让下一代储能技术助力“双碳”目标的实现。

作者团队简介

郑州大学

博士研究生  桑君武

本科毕业于合肥工业大学，硕士毕业于郑州大学。2021年起在郑州大学攻读博士学位。以第一作者在Adv. Funct. Mater.和Energy Environ. Mater. 等期刊发表论文4篇。主要研究领域为全固态锂电池及先进表征技术。

清华大学深圳国际研究生院

副教授，博导  贺艳兵

清华大学深圳国际研究生院长聘副教授（特别研究员），博士生导师，主要从事固态电池及关键材料的研究。迄今在Nat. Nanotechnol.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.和Energy Environ. Sci.等期刊发表论文200余篇，SCI他引15000余次，28篇入选ESI高被引论文，4篇入选热点论文，H因子68；获中国授权发明专利60余项，PCT专利2项，主持制定固态电池团体标准4项。研究成果获国家技术发明二等奖（排名第五，2017）、广东省自然科学一等奖（排名第二，2019）、第十届侯德榜化工科学技术青年奖（2018）、广东省科学技术二等奖（排名第一，2015）。入选教育部“长江学者奖励计划”青年学者（2018）、“科睿唯安”全球高被引科学家（2021、2022）、英国皇家化学会会士（2022）和广东省特支计划科技创新青年拔尖人才（2015）。被聘为Chin. Chem. Lett.和Nanomaterials编委、Interdisciplinary Materials学术编辑、中国材料与试验团体标准委员会电池及其相关材料领域委员会委员等。获深圳市杰出青年基金项目、国家自然科学基金联合重点项目、面上项目和国家重点研发计划课题等。担任深圳全固态动力锂电池电解质工程研究中心主任。

郑州大学

二级教授、博导  周震

郑州大学二级教授、长江学者、化工学院院长。主持国家重点研发计划项目课题和国家自然科学基金重点项目等研究。通过高通量计算、机器学习与实验相结合揭示电化学储能新机制，设计系列锂/钠离子电池新材料，构筑可充电Li-CO2电池储能新体系。在国内外期刊发表论文300余篇。论文被引用35000余次，h-index为108。2014-2021年连续八年入围“爱思唯尔”中国高被引学者榜。2018-2022年连续五年入选“科睿唯安”全球高被引科学家。2020年入选英国皇家化学会会士（FRSC）。现为Journal of Materials Chemistry A和Green Energy and Environment等期刊副主编、Interdisciplinary Materials学术编辑、Journal of Power Sources机器学习专刊客座编辑以及Batteries & Supercaps和《电化学》等七本期刊编委以及中国电子学会化学与物理电源技术分会第八届委员会委员、中国化学会理论化学专业委员会委员。

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Current Status and Enhancement Strategies for All-Solid-State Lithium Batteries

Junwu Sang, Bin Tang, Kecheng Pan, Yan-Bing He*, and Zhen Zhou*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.2c00229

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

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