电池技术突破！高性能固态锂电池项目获山东省技术发明一等奖 走进实验室：陈军团队新型锂电池材料完成小试

电池技术突破！高性能固态锂电池项目获山东省技术发明一等奖 走进实验室：陈军团队新型锂电池材料完成小试， 

电池技术突破！高性能固态锂电池项目获山东省技术发明一等奖

近日，山东省科学技术奖励名单公布，其中，由中国科学院青岛生物能源与过程研究所牵头完成的《高性能固态锂电池材料、技术及系统应用》项目荣获技术发明一等奖。该项目面向我国全深海电源长期发展滞后问题，经过多年创新积累，发现了无机硫化物快离子传导新材料，发明了“三相渗流”复合固态电解质体系、突破了聚合物基界面缓冲层和原位聚合固态化界面融合等原创性技术，实现了“顶天”的原始创新到工程化技术应用的全链条“立地”，为我国多型号深海装备和机器人提供了“高能量密度”“高安全”“高深水耐压”的“三高”深海能源保障，打破了国外对这一关键技术的封锁，加速了我国深海装备的智能化、集群化进程。

从零开始，固态锂电池发展到行业领先水平

近年来，随着我国科技实力的进步，科学探索的脚步逐渐向深海进发。传统深海电源系统采用镍镉、银锌电池，能量密度低，造价昂贵且维护困难，极大地限制了深海装备的复杂工况作业能力。现有的商品化锂离子电池，采用液态有机电解液传导离子，存在闪点低、易燃、易爆炸等问题，且不耐深海超高水压。因此，这两种电池均无法满足我国建设海洋强国的战略需求，如何保障高能量密度锂电池在全深海超高水压下高可靠运行？什么电池可以解决我国这一“卡脖子”问题？这些问题渐渐走入大众视野。

在当前背景下，业内广泛认为下一代电池技术的最佳路线是固态锂电池，与传统液态电解质锂电池相比，固态锂电池在能量密度、安全性以及循环寿命等方面具有显著比较优势。但是，要保证在深海这种极端环境下长期高可靠稳定运行，单一固态电解质体系还存在性能短板，无法满足深海电源对高能量密度和长期运行可靠性的使用要求。因此亟需突破现有材料体系和电池制造技术瓶颈，开发满足全深海电源需求的固态锂电池。

面对这一严峻形势，中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称中科院青岛能源所）固态能源系统技术中心研究员崔光磊站了出来，带领自己的团队笃志攻克固态锂电池科学难题。国际首创“刚柔并济-三相渗流”复合固态电解质设计理念，攻克了原位聚合固态化界面融合等核心工程化关键技术，突破了全海深自承压多电源管理与系统集成技术，研制交付了100多个批次深海电源系统，建造了国际首台套兆瓦时级深海能源基站，实现了“三高”复合固态锂电池从原始创新到工程化的落地应用，申请并授权120余项发明专利，其中PCT专利7项，形成了国际领先的深海电源系统集成品牌。

创新发明，深耕固态锂电池研发15年

研究之初，困扰崔光磊及其团队的难题就是材料问题。在深海极端条件下，压强非常大，海底10000米的压强达到100兆帕，相当于将1吨重的汽车放在了1平方厘米大小的指甲上，对电池材料要求极高。传统锂电池中的液态电解质易燃，而固体电解质，电极与电解质之间很难形成像固液界面那样紧密的接触，因此离子传输性能就会下降。针对这一问题，崔光磊及其团队经过持续的原始创新，并验证，国际首创“刚柔并济”复合固态电解质设计理念，发明了三相渗流复合固态电解质关键材料制备技术，成功解决了超薄固态电解质离子传输性能与机械性无法兼顾的瓶颈问题，实现了传输与机械性能的协同提升。

材料问题攻克后，崔光磊团队将视线移到固态电池未来的应用环境。深海环境严苛，必须保证电池在超高水压环境下持续稳定运行，于是，崔光磊团队针对百兆帕级高压下界面失效问题展开了新一场攻坚战。从2010年开始，团队提出并发展了原位聚合固态化界面融合技术，开发出“三高”固态锂电池单体，并通过了短路、穿钉等安全测试及万米全海深压力舱模拟测试。与国际同类在研技术相比，工作电压、能量密度及充放电循环寿命均得到显著提升。同时，该技术也打通了固态锂电池从实验室基础研究到应用之间的一道屏障，为高性能固态锂电池的规模化制备和产业化应用打下基础。

针对在高功率复杂工况下，固态锂电池动力性能不足的问题。崔光磊团队立足实际，创新开发出能量和功率兼备的电池电容双源动力系统，通过锂离子电容器解决了传统电源系统动力性不足的问题，并在此基础上大幅度提升了续航能力，解决了深海装备续航能力与功率特性不能兼顾的世界难题。

实际应用，为中国深海科考保驾护航

中科院青岛能源所固态能源系统技术中心深耕固态锂电池关键技术，历经15年科研攻关，开发出具有完全自主知识产权的高比能、高安全、高耐深海压、长使役寿命固态锂电池及系统。多年来，持续为发展中国海洋装备、规模储能、新能源汽车等新质生产力赋能。

2017年，青能所开发的高比能固态锂电池电源系统随TS03航次科考船奔赴马里亚纳海沟为万泉号深海着陆器供能。累计完成9次下潜，最大工作水深10918米，首次实现万米全海深电源系统的示范应用。2020年，该项目深海电源系统成功保障了“沧海”与“奋斗者”的万米深海联合作业，实现了全球首次万米洋底直播。2023年，在山东省重点研发计划（重大科技创新工程）项目支持下，中科院青岛能源所研制的高比能固态锂电池搭载“蛟龙”号载人潜水器，为我国“蛟龙”号载人潜水器的各类深海科考装备提供稳定可靠的电源保障。

在成果落地和产业化方面，2020年，在崂山区石老人科技创新园建设了年产200MWh聚合物固态锂电池生产线，前后为科技部重点研发计划、山东省重大科技创新工程项目及青岛市未来产业培育计划项目等提供逾8000kWh固态电池产品，并为国家和头部企业累计培养具有硕博生学历固态电池人才50多名，强有力支撑了国家新质生产力发展。2022年，成立中科深蓝汇泽新能源（青岛）有限责任公司，致力于固态锂电池技术产业化，助力青岛市新能源新材料产业和山东省“十强”优势产业集群发展。

截至目前，高性能固态锂电池已累计为各类深海科考装备提供了100余次能源支撑，全部实现零故障应用，产业化发展方面也势头强劲。15年的时间，固态锂电池从“被限制”发展到行业领先水平，崔光磊及其团队夜以继日的研究成果为我国深海事业和蓝海战略发展提供了安全、可靠的特种电源保障和技术支撑。

未来，该团队将继续立足固态锂电池发展实际，瞄定中国电池未来产业需求，不断攻克固态锂电池发展中的难题，持续提质赋能，助力固态能源系统绿色高质量发展。

（齐鲁晚报·齐鲁壹点客户端曹婧雯刁明杰）

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走进实验室：陈军团队新型锂电池材料完成小试

转自：天津广播电视台

天津北方网讯：本周，物创海河实验室传来好消息，中国科学院院士陈军团队攻关的新型锂电池材料，完成小试，有望实现从0到1的突破。

铜箔是锂电池负极的重要基础材料，相比目前使用的多晶铜箔，单晶铜箔能让电池的储电量翻倍，同时安全性大大提高。但是目前市场上能买到单晶铜箔，尺寸太小，也太厚，无法用于电池生产，为了攻克这个难题，物创海河实验室陈军院士团队经过6年的攻关，研发出了大尺寸的单晶铜箔，最薄可以做到10微米以下。

强化协同创新，天津以物创海河实验室为核心，成立储能学会、新能源电池联盟，把本市100多家从事新能源电池的企业、高校、研究所联合在一起，调研需求共同攻关。

作为高端电源研发生产的国家级研究所，中电科十八所一直在寻求，电池负极的高性能新能源材料。通过联盟，了解到物创海河实验室可以制备大尺寸单晶铜箔，双方开展了联合应用验证，基本完成小试，下一步将进行新型锂电池的中试。（津云新闻编辑张麒麟）