中科固能吴凡：硫化物电解质突围的多重路径

高稳定性硫化物固态电解质材料是解决固态电池固固界面问题的关键，如何实现高稳定性则是难点。

中科固能技术团队成功开发出开发出一种基于磷矿材料、经铌氧双掺杂的新型硫化物电解质，其空气稳定性、正负极兼容性优异，离子电导率达10ms/cm以上。

该材料与锂金属负极兼容性优良，可抑制锂枝晶并延长循环稳定性，与正极接触可形成类铌酸锂界面保护层，且锂氧掺杂比例仅约2%，具备大规模产业化潜力。

在硫化物电解质粒径尺寸控制研究方面，中科固能明确了与正极活性材料的最优配比，证明合适粒径能优化电池电化学性能。

其团队采用产业化筛分工艺，通过调控研磨参数优化电解质粒径分布，发现电解质离子电导率先降后稳，从初始12ms/cm稳定在5～6ms/cm。

量化分析表明，三元正极活性材料与电解质的D90配比2~3.5、D50配比约7时，电池循环稳定性和倍率性能最优。而相关表征证实，适宜粒径可使正极极片导锂、导电通路及颗粒接触达到最佳，对电池性能起决定性作用。

为提升全固态电池性能，中科固能团队在正负极界面进行改性：正极侧开发复合固态电解质，适配低外压硫化物电池，拓宽应用场景；负极侧用三聚氰胺后处理制备氮化碳界面层，有效抑制锂枝晶，提升循环稳定性。

例如，针对粒径控制的局限性，其团队优化正负极界面。正极侧开发PEVA与LiFOB复合导电凝胶电解质，利用其电化学稳定性及LiF形成的稳定界面产物，抑制锂枝晶并提升正极稳定性，搭配硫化物电解质可原位形成有益无机界面层，使软包电池在0.5MPa外压下稳定循环（常规需5~10MPa），拓宽应用场景。

负极侧以三聚氰胺为原料，通过三步热处理制备的氮缺陷掺杂石墨相氮化碳界面层，抑制锂枝晶效果最优，可使对称电池在3.8mA/c㎡下循环2700多圈，显著提升全电池性能，SEM表征证实其可抑制锂枝晶穿刺。

此外，中科固能还对全电池热稳定性进行了探索。其技术团队通过多温度梯度测试及高温热老化实验，明确硫化物全固态电池热安全边界：90℃存储一周后，电池阻抗增大、容量衰减明显；三元正极热稳定性劣于钴酸锂，锂硅负极优于锂金属，651基础款硫银锗矿热稳定性最优。

在制备工艺创新与电池结构优化方面，中科固能技术团队开发硼掺杂催化制备技术，以硼为催化剂，从氧化物原材料一步法制备硫化物电解质，具备空气稳定、成本低、流程流畅等优势，成功制备出离子电导率10.8ms/cm的钠离子导体及高稳定性硫银锗矿电解质。

采用双层硫化物固态电解质结构，搭配超快离子导体及锂硅、锂锡合金，可有效抑制锂枝晶和界面副反应，软包电池对压压力降至2MPa以下；基于该结构的柱状电池，制备及工作温度可降至室温以下，-70℃极低温下仍可正常工作，适配特殊场景。

硅负极方面，碳硅钛合金结构设计解决体积膨胀问题。研究中发现，电池62000圈循环容量与首圈一致，7万圈后保持率达80%以上。中科固能与合作伙伴采用3D打印制备多种形貌硅复合材料，蜂窝状结构经处理后性能最优。正极侧采用铌酸锂与硼酸锂双晶共涂层，减少多硫化物产生，提升界面稳定性。

产业化方面，公司已实现硫化物材料吨级稳定销售，2026年预计达数十吨，将释放百吨级产能。目前，公司固态电解质膜已实现卷对卷成膜，可直接供给下游，全固态电芯完成内部测试，正与车企合作验证，公司同时已发布硫化物相关专著。

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