作为H2020 SOLiDIFY联合项目的协调方，imec与13家欧洲合作伙伴共同宣布开发出高性能锂金属固态电池。原型电池袋电芯由imec在比利时 EnergyVille最先进的电池组装实验室制造，采用了imec与合作伙伴共同开发的独特的“液态到固态”加工固态电解质。它的能量密度达到了惊人的 1070 Wh/L，而最先进的锂离子电池只有800 Wh/L。该生产工艺既具有成本效益，又可适用于现有的锂离子电池生产线，为电动交通领域商业上可行的固态锂电池铺平了道路。

在减少碳排放和应对气候变化的推动下，电动汽车（EV）的采用率激增。然而，延长续航里程和加快充电时间的驱动力凸显了对高性能电池的持续需求。与此同时，确保这些电池具有成本效益至关重要，因为它们目前占电动汽车价格的近一半。因此，这些电池所使用的材料在决定其性能和经济性方面起着关键作用。

进入固态电池。这种电池使用固态电解质材料，离子通过这种材料流动进行充放电，而不是传统锂离子电池中使用的液态电解质。这种电池具有潜在的优点，如能量密度更高，不易起火。在材料层面，电池能量密度较高的原因是采用了薄的锂金属负极和足够薄的固体电解质成分。然而，开发一种可用于大规模生产的具有成本效益的结构却一直难以实现。

现在，在SOLiDIFY项目中，imec及其13个欧洲合作伙伴已经制造出高性能锂金属固体电解质电池的原型。这种在EnergyVille（比利时根克）最先进的电池实验室制造的袋装电池的能量密度达到了1070 Wh/L，而锂离子技术的最大能量密度为800 Wh/L。重要的是，该生产工艺可在室温下进行管理，适用于当前的锂离子电池生产线，预计每千瓦时成本低于150欧元，有望实现经济实惠的工业转移。

这一成就是通过对合作伙伴提供的新材料和先进涂层进行仔细评估和优化而取得的。原型的固体电解质采用了一种掺杂聚合离子液体（PIL）为基础的纳米复合材料，从而实现了一种独特的“液态到固态 ”的凝固方法。高能量密度是通过将高容量复合正极与薄型锂金属负极相结合实现的，而薄型锂金属负极则由薄型固体电解质隔膜（50 μm）隔开，从而形成了一个紧凑的电池组。此外，该联盟还克服了机械强度和正极浸渍方面的难题，将电池的充电速率提高到3小时，使用寿命延长到100个循环。 与液态电解质相比，热稳定性固态电池降低了易燃性，提高了安全性。纳米级薄保护涂层的应用使低钴的NMC正极得以使用，在提供更高容量的同时减少了对环境的影响。

下一步工作包括进一步扩大这种高性能电池技术的规模。此外，imec 还致力于不断提高储能技术的能量和功率密度，同时研究下一代正极材料和使用电镀技术的锂金属阳极。

SOLiDIFY联合企业由14个合作伙伴组成，包括研究中心 imec/EnergyVille（比利时）、Fraunhofer（德国）、Centro Richerche Fiat SCPA（意大利）、Empa（瑞士）、哈瑟尔特大学/EnergyVille（比利时）和代尔夫特理工大学（荷兰）； 以及行业合作伙伴 VDL Groep（荷兰）、Umicore（比利时）、Solith（意大利）、SOLVIONIC（法国）、Sidrabe（拉脱维亚）、Leclanché（瑞士）、Gemmate Technologies（意大利）和 Powall（荷兰）。该项目获得了欧盟地平线 2020 研究与创新计划（Horizon 2020 Research and Innovation Program）的资助，资助协议编号为 875557，由imec负责协调。

文章来源：Batteryman Helps Batteryman

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