北理工电动车辆国家工程研究中心 杨晓光教授：超充固态电池技术

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导读

以“聚焦新技术 探索新蓝海”为主题的《2024起点固态电池技术论坛》于2024年8月30日在深圳南山成功举办。本场论坛由起点固态电池、起点锂电主办，深圳湾科技发展有限公司联合主办，邀请了固态电池、材料设备、其他配套企业超500+领导嘉宾齐聚现场。

“固态电池技术风起”专场上，北理工电动车辆国家工程研究中心 杨晓光教授发表了以《超充固态电池技术》为主题的演讲。

北理工电动车辆国家工程研究中心 杨晓光教授

以下内容为现场实录：

杨晓光：各位专家，各位同仁，大家好，我是来自北理工电动车辆国家工程研究中心的杨晓光，非常荣幸能有这样的机会来这里向大家报告，我抛砖引玉，给大家汇报我们在超充和固态领域的研究工作。

过去几年，新能源汽车大规模普及，但充电焦虑问题每到十一、五一长假都会上热搜，尤其是长途出行的时候没有办法快速补能。对于新能源汽车而言，如何弥补充电焦虑是制约大规模应用的大挑战。深圳现在也致力于打造“超充之城”，打造成深圳市的新名片，2025年实现中心城区1公里之内要覆盖超充桩。我们也正在大规模布局超充的基础设施，但是必须要认识到，即使是超充建设成功之后，电池能否承受目前大功率的充电桩？

我们了解到德国一家公司每年都会发表快充的指标，它把所有欧美市场上能够买到的电动汽车拿来实测，表现最好的是保时捷，虽然可以提供350kW的充电桩功率，但是实际只有250kW。如果我们以10%到80%进行平均，只有110-220kW，除以车电池的电量，平均充电功率只有1.5-1.6C之间，距离现在追求的4C、6C超充还有一定的差距。

对于常规的锂离子电池，它最大的挑战是充电的时候发生析锂的现象，锂离子要嵌入石墨负极内部，但是在低温充电下容易析锂，如何避免析锂则是实现快速充电最大的挑战。

还有安全问题。有数据显示，2022年，平均每天有7起的电动汽车着火事件，此外，据相关统计，现在由于保有量多，平均每年有10辆以上的电动汽车的起火事件。所以，安全是所有的底线，快充有更大的安全性隐患，如何避免充电及安全焦虑，是制约新能源汽车发展的挑战。

为此，我们制作了高精度电池性能与寿命预测模型，考虑了析锂的影响机制，预测在不同的电芯设计，170Wh/kg和220wh/kg，锂电池最佳工作温度在20度左右，高温是电池工作的禁区，如果要实现高比能电池的快充，放权BMS的上限工作温度，适当到高温区充电对电池有利。我们也曾提出，电池存在矛盾体。它在低温下充电会产生析锂影响，高温情况下的活性增大，可以避免析锂，但是高温情况下容易造成材料的损坏。因此，当时也研发了一个新的电池结构，叫“全气候电池”，并将这个电池应用在了2022年的北京冬奥会上。通过新电池架构、新加热技术、调控技术等多方面一体化协同，就可以精准控制电池的电流、温度，避免析锂，也避免材料快速衰减，从而实现快充。

总结起来，快充技术是基于几方面：

1.电和热的协同调控。

2.协调匹配材料的研发，包括正极、负极、电解液、电池结构的设计等。

3.开发云边协同的精细化运维技术。

目前，团队也在进一步攻关，比如270Wh/kg电池，4C充电最好的结果已经是4100个循环，还能有91%的容量保持率，虽然能量密度相对较低，但是有非常长的循环寿命。同时，我们也尝试了8C充电，我们是恒8C，不是峰值8C，可以达到900循环。现在4C充电能达到接近700圈的循环寿命，我们也和一些厂商合作打造磷酸铁锂电池，实现5C充电，92%循环还有1100圈。

我们还在做半固态和全固态，比如材料上，我们深圳有一个团队，现在可以实现百公斤级的试制，主要有两款材料，一是LATP；二是LLZO。LATP离子电导率做到了1.0mS。我们也开发一些新的聚合物材料，聚合物很大的挑战是不耐高压，所以我们开发新的耐高压的聚合物。我们也做凝胶聚合物，配方的调控和正负极的匹配，根据我们的研究，无论是溶剂添加剂，或者是工艺都有相当大的影响。

最后进行一个展望，我的团队最主要的工作是打破活性和稳定性的矛盾。电池需要高功率密度、高比能量、全气候和快充，这些都是要求电池材料有非常好的活性。另一方面又要安全、寿命和成本，对电池要求是“既要、又要、还要”，这是本征的矛盾体，材料层级很难把所有的材料问题都解决，我们希望能够通过多个层级的协同技术攻关，打破活性和稳定性的矛盾，能够拓宽电池的应用边界。

以上就是我的汇报，谢谢各位专家！

注：内容根据速记整理，未经演讲者审核！