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信宇人 应用技术研究院 谢尚辰:卤化物固态电解质的技术进展
起点锂电· 2025-12-18 09:42
文章核心观点 - 文章报道了在2025年起点锂电行业年会上,信宇人公司分享了其在卤化物固态电解质领域的技术进展,阐述了卤化物固态电解质相较于传统液态电解质及其他固态电解质体系的技术优势,并展示了其两代产品的性能数据及未来产业化规划,旨在推动下一代固态电池技术的发展 [1][2][17] 行业背景与液态电池挑战 - 传统液态电池的有机溶剂体系存在内在缺陷:有机溶剂高度易燃,是热失控和安全事故的根源之一 [5];在高能量密度和高倍率条件下,难以有效抑制锂枝晶生长,带来内短路风险 [6];限制了高电压正极材料的应用,成为能量密度提升的瓶颈 [7];工作温度范围受限,LiPF6在高于60°C时易分解,导致电池性能和寿命显著衰减 [8];SEI/CEI膜高度依赖电解液组成,体系复杂可控性差,循环稳定性受限 [9] - 安全性、寿命和能量密度三大核心指标在液态体系中难以同时突破,固态电解质因此被视为下一代电池体系的关键使能技术,理论上可显著提升本征安全性、抑制锂枝晶、提高循环寿命并拓宽电化学窗口以提高能量密度 [10] 固态电解质技术路线对比 - 固态电解质主要分为四大体系:聚合物体系加工性好、成本低,但室温离子电导率偏低;氧化物体系化学稳定性好、电化学窗口宽,但脆性大、界面接触差;硫化物体系离子电导率最高(接近液态电解质),但化学稳定性和空气敏感性带来产业挑战 [11] - 卤化物固态电解质是近年受关注的新体系,其室温离子电导率可达10^-3 S/cm级别(接近液态体系),对高电压正极具有更好电化学兼容性,材料质地相对柔软有利于降低界面阻抗,在安全性和循环稳定性方面表现出独特潜力 [11] - 卤化物固态电解质被认为是最有潜力实现工程化的第二代固态电解质体系之一 [12] 卤化物固态电解质的技术分析 - **发展历史**:卤化物研究始于1930年左右,早期室温离子电导率仅在10^-7 S/cm量级,2018年是分水岭,此前离子电导率小于10^-5 S/cm,之后发现LYC、LIC等材料达到10^-3 S/cm离子电导率,标志着第二代卤化物固态电解质的形成 [12] - **技术优势与瓶颈**:卤化物体系对空气的稳定性较差,并且与锂负极的稳定性较差 [13] - **对比优势**:与硫化物相比,卤化物在极限离子电导率上略低,但在氧化稳定性、成本、安全性和电压窗口上实现了更好平衡;与氧化物相比,卤化物离子电导率显著更高,质地相对柔软有利于界面贴合,同时保持了较宽的电化学稳定窗口 [14] - **综合评估**:卤化物在离子电导率、机械性能和电化学稳定性之间,取得了目前最优的综合平衡 [15] 信宇人的研究成果与产品性能 - **研究重点**:公司研究聚焦于低成本液相法、新型材料设计、界面稳定性提升、干法成膜技术 [16] - **第一代产品性能**:离子电导率约1.5 mS/cm,电子电导率<10^-8 S/cm,粒径<10 μm [18] - **第二代产品性能**:离子电导率约1.4 mS/cm,电子电导率<10^-9 S/cm,粒径<5 μm [19] - **电化学测试结果**:在全固态模具电池测试中,对比传统硫化物材料,第一代卤化物产品的容量提升40 Ah/g,充放电库仑效率提升到81%;第二代产品性能进一步提高,容量提高了55 Ah/g,库仑效率提升到86%;卤化物在循环性能和倍率性能上也优于硫化物,在大倍率充放电下电池容量更高 [19] 公司产业化规划与业务介绍 - **未来规划**:公司将采取“两条线并行推进”策略,第一代产品将在近期进入中试放大,着手软包电池评估,开展系统性验证;第二代卤氧化物材料将继续推进电化学性能优化及全电池测试,构建更高能量密度和更宽应用温区的固态电解质体系 [19][20] - **公司背景**:信宇人总部位于深圳龙岗,于2023年在上交所科创板上市,专注于高端装备的研产销一体化,围绕“高端装备+新工艺+新材料”三位一体进行产品研发 [20] - **主要产品**:公司产品分为三大类:高端装备(包括干燥产品线、卷对卷涂布/辊压/分切设备、自动化装配线等)、新材料(主要是固态电解质、光学材料、水汽阻隔膜等)、关键零部件(包括模头、测厚、行进纠偏等) [20][21][22] 行业活动概况 - 2025年(第十届)起点锂电行业年会暨锂电金鼎奖颁奖典礼等在深圳召开,现场有800多位嘉宾参会,深度探讨锂电池、材料、设备等核心议题 [1]