复旦大学赵东元院士团队、中国科学院上海硅酸盐研究所张涛研究员团队、上海洗霸科技股份有限公司联合攻关,突破固态电池领域中的核心关键技术瓶颈——水稳定性固态电解质材料与近零膨胀的硅基负极材料,显著提升了电池产品的能量密度、安全性和超长循环寿命。20吨级水稳定性固态电解质关键核心材料产线于近日正式投产。
据上海洗霸介绍,相关固态电池材料理论上可应用于手机等消费电子产品、心脏起搏器等智能穿戴设备、垂直起降飞机(起飞重量2.1~2.8吨)、无人机、智能机器狗(负重50~80公斤、最高时速度22公里)、关键枢纽中心与指挥中心的固态储能电芯、工业自动化母机等场景。目前,部分客户采用公司固态电解质粉体、浆料、近零膨胀的硅碳负极材料已通过多轮测试,结果符合预期;部分应用场景的半固态电池产品制造已完成,半固态电池已在测试阶段,测试结果及半固态电池产品的新品发布会按监管规定适时发布。
核心产品:
1.固态电解质(LLZTO)粉体
基于锂供体反应技术提出电解质相变策略,制备对空气本征稳定的石榴石型电解质,从根本上消除其与H2O和CO2之间的化学反应,增强石榴石型电解质材料对空气和水的稳定性;以先进的固态阻燃电解质技术解决了安全问题,使得电池能量密度及充放电速率大幅提升;采用先进的制备技术实现多尺寸、高致密(>99%)氧化物固体电解质热压陶瓷片批量化生产;基于关键界面技术,实现固态锂电池循环超1250次(1C),处于同类电池领先水平。
2.介孔碳基材料
以赵东元院士获国家自然科学奖一等奖的“有序介孔高分子和碳材料的创制和应用”为载体,开发出的具有高比表面积、高孔隙率和高连通性等特性的均孔碳基骨架。提出了有机-有机自组装新思想,颠覆了多孔碳活化制备策略,创制了有序介孔碳材料,实现了有序介孔碳材料孔道结构、微纳结构和功能的精准调控。孔径分布集中且均一,完全有序介孔结构,无融合大孔,根据需要可控可调,基于均孔碳基构筑的硅碳负极在极片膨胀率和倍率性能方面具优势。
利用有序孔道结构诱导硅烷均匀沉积(CVD),提出了有序硅碳负极的概念,通过原位表征技术确认了高容量近零膨胀硅碳负极材料的成功构筑。采用界面灌注/沉积策略,利用孔道的空间限域作用,在介孔碳孔道内部部分填充超小单质硅颗粒,从根本上解决了硅碳负极表观膨胀难题,构筑了新型高容量近零膨胀均孔碳基碳硅负极材料,具有容量高、首效高、高稳定性等优点。
上海洗霸以锂离子固态电池氧化物固态电解质粉体、硅碳负极材料与硅碳负极关键的介孔碳基材料为核心的新质生产力作为公司的第二战场。2024年4月,上海洗霸获得了汽车行业质量管理体系IATF 16949:2016符合性证明(全球汽车行业的技术规范和质量管理标准),覆盖业务范围为新能源电池材料(固态电解质、硅碳负极和硬碳负极材料)的设计与制造。这标志着上海洗霸初步取得了进入汽车相关产品供应链的通行证。
2024年11月,上海洗霸及其控股公司已获《一种锂镧锆氧/钴酸锂复合材料及其制备方法和应用》、《一种固态锂金属电池及其制备方法》等授权专利6项;已受理《一种均质硅碳负极材料及其制备方法和应用》、《介孔多层螺旋状手性氮掺杂碳纳米球及其制备方法与应用》专利2项,另有《一种空气稳定的固态电解质及其制备方法和应用》、《一种阻燃有机-无机复合固态电解质及其制备方法与应用》专利2项正在实审阶段。
目前,上海洗霸均孔碳基已建成产能10吨/年,百吨/年产线在建中(江苏连云港),千吨/年产线筹划中;硅碳负极一代产品已建成产能500吨/年(浙江湖州),5000 吨/年产线筹划中;锂离子电池氧化物固态电解质(LLZTO)粉体已建成产能20吨/年(上海松江)。上海洗霸锂离子电池固态电解质粉体与浆料、新型硅碳负极材料已完成数十个批次送货,覆盖数十家行业头部客户,通过了材料、电芯和终端三个层级客户的验证。
成立大会由中国电子材料行业协会电池材料分会筹备组组长杨林同志主持。中国电子材料行业协会理事长潘林、工业和信息化部装备工业司原副司长王建宇、湖南省电池行业协会会长唐有根教授、广东芳源新材料集团股份有限公司副总裁吴芳教授、天能控股集团公司研究院院长何广等领导出席了本次大会。
图:第一次会员大会部分代表合影
电池材料分会第一届第一次理事会成员单位
联系人:王樱