锂离子电池已经无处不在，在智能手机、笔记本电脑和电动汽车中都有一席之地。但在寻找更高能量密度的更好解决方案时，科学家们已经转向固态锂金属电池。锂金属电池可能比锂离子电池具有更高的能量密度。它们被视为电池的未来，为大规模的车辆和电网提供动力。

然而，技术问题阻碍了固态锂金属电池进入高要求的应用领域。其中一个主要的问题是电极和固体电解质之间界面的设计。锂离子电池中的电解质通常是液体和高度易燃，构成安全隐患。这就是为什么科学家们一直在尝试使用固态电解质来代替。

研究中心 Imec 表示，它已将其固态锂金属电池的能量密度提高了一倍，并开始扩大生产电池的试验线，为续航里程更长的电动汽车铺平道路。

本周在柏林举行的欧洲电动汽车电池峰会上宣布，Imec 表示，其电池在 0.5 摄氏度（2 小时）的充电速度下已实现 400 瓦时/升的能量密度。该组织的固态电池工程路线图称，到 2024 年，它将超越湿锂离子电池的性能，并在 2-3C 时达到 1000Wh/L。

今天的可充电锂离子电池技术仍有改进空间，但不足以显着提高电动汽车的续航里程和自主性。因此，Imec 的研究人员正在努力用固体材料代替湿电解质，这为进一步提高电池的能量密度提供了一个平台，超出了基于液体电解质的电池的能量密度。

研发中心开发的固体纳米复合电解质具有高达 10 mS/cm 的超高电导率，具有更高电导率的潜力。新材料的一个显着特点是它以液体形式应用——通过湿化学涂层——只有在它已经在电极中就位时才转化为固体。这样，它非常适合铸造成致密的粉末电极，在那里它填充所有空腔并实现最大的接触，就像液体电解质一样。

使用这种固体纳米复合电解质与标准磷酸铁锂 (LFP) 阴极和锂金属阳极相结合，Imec 表示，它现在已经制造出一种改进的电池，其能量密度和充电速度的组合创下了固态电池的记录。

Imec 的固态电池

此外，Imec 已开始在最先进的实验室中为这种新型固态电池技术升级电池，包括一条 300 平方米的电池组装试验线，其中包括一个 100 平方米的干燥室。这种传统的 A4 片对片湿法涂布生产线适用于 Imec 固体电解质的加工。

新电池的组装可以通过对现有的锂离子电池生产线进行轻微修改来完成。这意味着新技术不需要昂贵的资本投资即可从湿电池切换到固态电池。新的试验线位于其合作伙伴位于比利时亨克的 EnergyVille 园区；另一个是与哈瑟尔特大学建立的。这些生产线可以生产容量高达 5Ah 的原型软包电池。EnergyVille 系列已准备好成为研究小组和公司在这些电池上进行研发项目的基石。

“新电池表明我们的突破性电解质可以集成到高性能电池中。该试验线使我们能够采取下一步行动，将电池突破升级到工业相关工艺和格式，使用类似于湿电池的制造工艺，”Imec/EnergyVille 科学总监 Philippe Vereecken 说。

Imec 的电池研发是一项开放式创新的合作计划，它表示它邀请所有感兴趣的各方参与其中。

关键词： 能量密度 锂离子电池 电动汽车