“我认为中国再一次站在了聚合物电解质研究的最前沿。”世界著名锂电池学者、锂电池产业的奠基人之一、聚合物电解质创始人Michel Armand教授这样评价聚合物复合固态电解质关键材料制备技术。

　　“三相渗流”复合固态电解质关键材料制备技术是中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称中国科学院青岛能源所）牵头完成的《高性能固态锂电池材料、技术及系统应用》项目中三个创新点之一。在不久前公布的山东省科技奖上，该项目荣获技术发明一等奖。针对我国全深海电源长期发展滞后问题，中国科学院青岛能源所的研究人员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。不仅解决了我国全深海电源被国外技术“卡脖子”的难题，还为海洋装备、规模储能、新能源汽车等多个领域创造了更多的研发空间，并带来更多的社会效益和经济效益。

　　为深海探索提供动力源泉

　　马里亚纳海沟，是目前所知地球上最深的海沟，被称为“世界第四极”。

　　如果把世界最高的珠穆朗玛峰放在沟底，峰顶将不能露出水面。不少的登山家成功地征服了珠穆朗玛峰，但探测深海却极其困难。

　　2020年11月，“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度刷新中国载人深潜的新纪录。

　　正是中国科学院青岛能源所在聚合物复合路线全固态锂离子电池研究方面取得重要进展，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。

　　“常规的基于液态有机电解液的锂离子电池中，正负极之间采用聚烯烃类隔膜材料。”项目主要完成人之一、青岛能源所固态能源系统技术中心固态能源器件工程技术研究组组长韩鹏献对记者介绍，这种电解液在锂电池正、 负极之间起到传导离子的作用。 然而，液态有机 电解液的这种组成也带来了安全隐患。 由于多数液态有机电解液的闪点较低， 它们在较低温度下即会闪燃， 一旦漏液或热失控， 极易着火或爆炸， 给电池安全带来威胁。同时， 聚烯烃类隔膜材料尺寸热稳定性差，高温情况下电池容易发生热失控等危险。

　　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。

　　固态锂电池则是一种由正极、负极和固态电解质组成的新型电池。其中，正极材料以镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰酸锂、复合锰酸锂等为主，负极材料以金属锂、硅碳复合材料、石墨类材料为主，电池中的固体电解质则取代了传统锂离子电池中的隔膜和电解液。在充电过程中，锂离子从正极材料中脱离，通过固态电解质迁移到负极，并发生反应；在放电过程中，锂离子从负极材料中释放出来，通过固态电解质返回到正极材料，同时电子通过外部电路流动，产生电流。

　　项目第一完成人、中国科学院青岛能源所研究员崔光磊研究员在电池研制现场。

　　项目第一完成人、中国科学院青岛能源所研究员崔光磊是固态锂电池领域领军人物。他告诉记者，传统深海电源系统采用镍铬、银锌电池，能量密度低、造价昂贵，维护困难，这制约了深海装备的复杂工况作业能力；美国和日本等发达国家的深海电源系统开始采用锂离子电池方案，能量密度有所提升，但技术对我国封锁；现有的商品化锂离子电池，采用液态有机电解液传导锂离子，闪点低，存在安全隐患，且不耐深海高压力；以固态电解质替代液态电解液，发展的固态锂电池，能量密度高，可提供本征安全，且可以承受深海高压力。因此，固态锂电池是深海电源的理想解决方案。然而，单一固态电解质体系存在性能短板，无法满足深海电源对高能量密度和长寿命的使用要求；电极与固态电解质固固界面阻抗大，且在极端条件下长时间充放电循环后会发生固固界面的严重失效。因此亟需突破现有材料体系和电池制造技术瓶颈，开发满足深海电源三高需求的固态锂电池。

　　十年磨一剑的突破

　　早在2009年，中国科学院青岛能源所固态能源系统技术中心在崔光磊研究员的带领下，就开始布局开展全固态电池的关键材料和技术研发。

　　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。

　　针对这一问题，崔光磊及其团队经过十多年的努力，发现了无机硫化物快离子传导新材料，发明了“刚柔并济+三相渗流”有机/无机复合电解质制备技术、“内外兼修”高比能正极材料制备技术、单体电池原位固态化技术等。

　　从2017年至今，崔光磊及其团队研发的新技术，多次为各类深海科考装备提供电源保障。

　　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，全海深固态锂电池系统为“沧海”号视频着陆器提供充足的能量动力，成功保障了“沧海”与“奋斗者”的万米深海联合作业，实现了全球首次实现万米洋底直播，为“奋斗者”号拍摄了清晰的视频画面，为深海环境探测、科学研究提供了有力的电化学能源技术支撑。

　　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，中国科学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。

　　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余批次能源支撑，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。

　　固态电池技术先后得到了国家自然科学杰出青年基金、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金—山东省联合基金重点项目、科技部国家重点研发计划新能源汽车专项（牵头单位）、科技部国家重点研发计划深海和极地关键技术与装备重点专项（牵头单位）、中国科学院战略性先导专项、山东省重大科技创新工程项目等支持。

　　在核心技术的知识产权方面，该项目累计申请国家专利162项，其中授权中国发明92项、美国发明1项、欧洲发明1项，实用新型17项，发表论文260余篇，出版专著1部；获山东省自然科学一等奖和技术发明一等奖，形成了具有自主知识产权的关键技术和核心产品。

　　该项目还培养、引进了一批国家、省部级高端人才，形成了一支具有国际影响力的固态锂电池创新团队。

　　有望续航能力翻倍

　　自古以来，人类文明每一次里程碑式的重大进步，都是由能源利用方式革命所推动的。而储能是新能源与可再生能源发展的基础设施，是带动全球能源格局革命性、颠覆性调整的重要引擎。在中国，新能源产业已经成为部分城市崛起的“财富密码”，是推动区域经济转型与可持续发展的重要机遇。

　　2024年伊始，两则关于海外固态电池取得新进展的消息，再度引发市场对于固态电池领域的关注。相比传统锂电池，固态电池的能量密度可从300Wh/kg 提升至 500Wh/kg，大幅增强续航能力。安全性方面，由于固态电池中的固态电解质弹性模量较高，可以有效抑制锂枝晶的生长，提高电池安全性能。此外，固态电池通过采用超离子导体、固液结合、热管理等方式实现宽温区工作。

　　而中国科学院青岛能源所的“高性能固态锂电池材料、技术及系统应用”项目的成果，在新能源汽车领域的应用推广和经济社会效益方面，同样让人期待。在国家重点研发计划新能源汽车专项等重大项目的支持下，该项目固态锂电池搭载新能源汽车，完成11089km示范运行。

　　2020年，在由中国科协、科技部、工信部等联合组织的世界新能源汽车大会上，该项目聚合物复合固态电解质成功入选 “全球新能源汽车前沿及创新技术”。同年中国工程院发布《全球工程前沿2020》，开发的《基于固态锂电池与锂电容器技术的全天候“功”“能”兼备的电化学储能系统》成功入选。

　　在推进成果转化方面，崔光磊及其团队也走在前列。早在2016年就在研究所建立了年产百兆瓦时固态锂电池中试线，2020年，在崂山区石老人科技创新园建设了年产200MWh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，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。

　　在采访中，团队的负责人告诉记者，未来，他们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。

　　青岛财经日报/首页新闻记者 郭清鉴最新股票配资