高电压电解液与固态电池：下一代电池技术的双轮驱动
高电压电解液与固态电池：下一代电池技术的双轮驱动
在珠海举办的全国新能源粉体材料暨增效辅材创新发展论坛上，电子科技大学的马建民教授详细介绍了锂电池背景及高电压电解液的最新研究进展。与此同时，派能科技也在积极探索固态电池技术，为未来能源存储提供更安全高效的解决方案。
高电压电解液研究新突破
中国科学技术大学化学与材料科学学院任晓迪教授团队联合火灾科学国家重点实验室王青松教授团队，研究发现利用分子间氢键的相互作用可以显著改善醚基电解液在电极界面的稳定性，并可有效抑制锂金属电池热失控过程。相关成果日前发表在《自然·通讯》上。
锂金属电池具有超高的能量密度，被视为下一代电池技术的有力竞争者。但它在电解液稳定性和安全性方面还面临着不小的挑战。传统的碳酸酯类电解液虽然在锂离子电池中得到广泛应用，却难以兼容活泼的锂金属负极。提高电解液浓度虽然可以在一定程度上改善醚的电化学稳定性，却带来了成本增加、低温性能衰减等问题。更为棘手的是，大量阴离子的存在会引发热失控等安全问题。
针对上述难题，研究人员提出一种全新的分子锚定策略，有望同时解决醚基电解液的高压和安全难题。他们在乙二醇二甲醚中加入含强极性碳—氢基团的氟代醚溶剂，发现两者可以通过分子间的“锚定”作用，有效降低醚键上氧原子的电子云密度，大幅提高溶剂的抗氧化能力。
基于分子锚定概念设计的电解液，展现出优异的高压性能。为了揭示其机制原理，研究人员开展了系统的表界面分析。结果表明，在分子锚定电解液中，溶剂分子之间通过氢键形成稳定复合物，有利于提升电解液的热力学稳定性。此外，由于减少了活泼阴离子的使用，分子锚定电解液在高电压正极表面诱导形成的界面膜也更薄更稳定。
研究人员进一步考察了电解液的安全性能。在锂金属软包电池中，当温度升高到140摄氏度左右时，高浓电解液与锂金属剧烈反应并放出大量热量，而分子锚定电解液与锂的相容性得到大幅提升。分子锚定电解液可以将热失控开始的温度提高到209摄氏度以上。
研究人员表示，设计合理的分子间相互作用可以从根本上改变电解液的性能，为未来电池电解液的分子工程提供新的方向。
固态电池产业化加速推进
派能科技目前处于固态电池研发的前期阶段，公司将结合自身业务情况密切关注固态电池相关技术的发展及应用。固态电池因具有高能量密度、长续航里程、低温和安全性优势，被视为最具潜力的下一代电池技术之一。
中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高认为，从技术研发节点上看，2025年至2030年，全固态电池产业将重点攻关固态电解质；2030年至2035年，重点攻关高容量复合负极；2035年至2040年，重点攻关高容量复合正极。
目前，固态电池已从实验室研发阶段逐步过渡到工厂试点阶段，搭载固态电池的车型发布也日益频繁。万联证券研报认为，根据各大厂商公布的计划，预计从2026年开始，固态电池市场将正式迈入量产阶段，固态电池的产业化进程有望显著提速。
国内企业方面，欣旺达、广汽、卫蓝新能源、清陶能源等企业计划在2026年至2027年实现固态电池或半固态电池量产，比亚迪及宁德时代计划于2027年实现固态电池小批量生产。海外企业方面，三星SDI、SKOn、日产、松下、LGES等分别计划在2027年至2030年陆续实现固态电池商业化。
研究机构EVTank在《中国固态电池行业发展白皮书（2024年）》中预计，2030年，全球固态（含半固态）电池的出货量将达到614.1GWh，在锂电池中的渗透率预计在10%左右，并且全固态电池的量产时间或将提前至2027年。
派能科技作为布局固态电池产业链的企业之一，其未来增长潜力备受关注。根据机构预测，派能科技2025年、2026年净利润增速均有望超20%，显示出良好的发展前景。
这些前沿研究不仅有望推动电池行业的技术革新，也将对电动汽车、消费电子产品等领域产生深远影响。