近日，由14个欧洲合作伙伴组成的Horizon 2020 SOLiDIFY联盟宣布，成功开发出一种高性能固态锂金属电池。这一电池原型由比利时EnergyVille的先进电池实验室生产，采用了imec、Empa和SOLVIONIC联合开发的独特“液体到固体”电解质技术。该电池的能量密度达到了1070 Wh/L，远超当前锂离子电池800 Wh/L的水平，其成本效益与现有锂离子电池生产线的兼容性也为大规模商用奠定了基础，特别适用于电动汽车行业。
电动汽车市场的迫切需求
随着全球电动汽车（EV）市场的快速扩展，减少二氧化碳排放和应对气候变化的需求变得日益紧迫。然而，提升电动汽车续航里程并缩短充电时间成为行业面临的巨大挑战，尤其在电池成本占整车近一半价格的情况下，研发高性能且具成本效益的电池尤为重要。传统的锂离子电池虽然已被广泛应用，但其使用的液体电解质容易引发火灾等安全问题，因此，如何开发出安全性更高、性能更优的固态电池成为焦点。
固态电池的创新技术突破
SOLiDIFY项目的固态锂金属电池使用了固体电解质，取代了传统锂离子电池中的液体电解质。这种新型电解质材料不仅大幅提升了电池的能量密度，还降低了火灾风险，并解决了锂电池过热导致的热失控问题。其采用了超薄的锂金属负极和固体电解质隔膜，再配合含有镍、锰和钴的高能量密度NMC正极，最终实现了1070 Wh/L的能量密度，显著优于当前主流锂离子电池的800 Wh/L。
此外，该电池的生产工艺可以在室温下完成，且与现有的锂离子电池生产线高度兼容，预计每千瓦时的生产成本将低于150欧元。这意味着该技术在成本控制和大规模工业生产上具备巨大的潜力。
材料创新助推电池性能提升
这一突破性的固态电池技术得益于SOLiDIFY项目对新材料和先进涂层的评估与优化。电池使用了一种基于聚合离子液体的固态纳米复合材料作为电解质，这种材料使得电池能够通过“液体到固体”的固化方法形成20微米厚的隔膜，并配合100微米厚的正极，使电池结构更加紧凑。相比其他固态电解质，这款电池表现出较好的热稳定性，降低了可燃性，并通过应用纳米级的保护涂层实现了低钴NMC正极的使用，既提升了电池容量，也减少了对环境的影响。
在实验室测试中，这款电池的充电速率提升至3小时，循环寿命达到100次，且其安全性得到了极大的保障。这些性能提升使得该固态电池在未来电动汽车和其他电动应用中具有广阔的前景。
未来发展及商业化前景
SOLiDIFY项目的下一个重点是进一步扩大这一高性能电池技术的应用规模。通过持续的研发，项目有望将这一固态锂金属电池推向大规模量产，并在电动汽车等领域广泛应用。
此次的技术突破不仅为电动汽车行业提供了更安全、更高效的电池选择，同时也为固态电池的工业化生产奠定了基础。SOLiDIFY项目展示了欧洲在清洁能源存储领域的创新实力，并为推动全球电动化进程做出了重要贡献。
关于SOLiDIFY项目
SOLiDIFY H2020项目专注于可制造的固态锂金属电池技术开发，基于独特的“液体到固体”加工电解质工艺。该项目由包括比利时imec、EnergyVille，德国Fraunhofer研究所，意大利Centro Ricerche Fiat SCPA以及瑞士Empa等在内的14家合作伙伴组成。该项目获得了欧盟Horizon 2020研究与创新计划的资助，旨在开发性能更高、成本更低的电池解决方案，推动电动汽车行业的快速发展。
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