軟銀和Enpower Japan于7月2日共同宣布，在全固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)中，成功實(shí)現(xiàn)了固態(tài)電解質(zhì)的均質(zhì)化，增加了活性物質(zhì)比例，并使固態(tài)電解質(zhì)層薄膜化，從而在全固態(tài)鋰金屬電池單元中實(shí)現(xiàn)了350Wh/kg級(jí)的重量能量密度。

350Wh/kg電池單元和充放電曲線（來(lái)源：軟銀官網(wǎng)）

研究背景

近年來(lái)，軟銀和Enpower Japan的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)正在推動(dòng)用于平流層通信服務(wù)平臺(tái)“HAPS”等的下一代電池的研究開(kāi)發(fā)。在HAPS的運(yùn)作中，比體積能量密度（Wh/L）更重要的是重量能量密度（Wh/kg）的高低，因此需要輕量且大容量的電池。

研究團(tuán)隊(duì)此前通過(guò)降低正極-固態(tài)電解質(zhì)層界面的電阻、減少正極混合材料中固態(tài)電解質(zhì)的重量比例以及使固態(tài)電解質(zhì)層薄膜化等技術(shù)改良，2021年11月成功驗(yàn)證了液態(tài)鋰金屬電池單元的重量能量密度達(dá)到520Wh/kg，2023年8月成功驗(yàn)證了全固態(tài)鋰金屬電池單元的重量能量密度達(dá)到300Wh/kg。在此次研究中，為了進(jìn)一步提高全固態(tài)電池的重量能量密度，他們致力于改善材料的均質(zhì)性以降低界面電阻。

研究進(jìn)展

全固態(tài)電池雖然不存在液體電解質(zhì)，但其正極活性物質(zhì)-固態(tài)電解質(zhì)界面密合性低，導(dǎo)致離子傳導(dǎo)相關(guān)的界面電阻增加，從而減少電池容量，并且降低輸出特性和壽命特性。此外，正極活性物質(zhì)-固態(tài)電解質(zhì)間和固態(tài)電解質(zhì)間界面的形成也存在困難。

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，此次研究通過(guò)改進(jìn)原料粒度調(diào)節(jié)和粉碎工藝以控制固態(tài)電解質(zhì)的粒徑，同時(shí)在成膜過(guò)程中改善顆粒分散性，成功實(shí)現(xiàn)了固態(tài)電解質(zhì)的均質(zhì)化。這一改進(jìn)提高了導(dǎo)電材料的分散性，增加了正極活性物質(zhì)的利用率，并通過(guò)改善電極層的平滑性，在電極間形成了良好的界面，使大面積的高容量化和短路抑制成為可能。最終，全固態(tài)鋰金屬電池單元的重量能量密度提高到了350Wh/kg。

軟銀的電池開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略（資料來(lái)源：軟銀網(wǎng)站）

目前，在小型單元中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了392Wh/kg和200次循環(huán)的驗(yàn)證，但在大型軟包單元中仍存在循環(huán)中短路的問(wèn)題。未來(lái)，他們將繼續(xù)開(kāi)發(fā)進(jìn)一步均質(zhì)化材料和電極的技術(shù)，以防止電極大面積化和層疊狀態(tài)下的短路。軟銀和Enpower Japan表示，他們將繼續(xù)致力于提高下一代電池的高容量化研究，并計(jì)劃在2024年度內(nèi)驗(yàn)證重量能量密度達(dá)到400Wh/kg，并在2026年度實(shí)現(xiàn)1000次循環(huán)以上的長(zhǎng)壽命化。

粉體圈 Coco編譯