軟銀和Enpower Japan于7月2日共同宣布，在全固態電池的開發中，成功實現了固態電解質的均質化，增加了活性物質比例，并使固態電解質層薄膜化，從而在全固態鋰金屬電池單元中實現了350Wh/kg級的重量能量密度。

350Wh/kg電池單元和充放電曲線（來源：軟銀官網）

研究背景

近年來，軟銀和Enpower Japan的聯合研究團隊正在推動用于平流層通信服務平臺“HAPS”等的下一代電池的研究開發。在HAPS的運作中，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。

研究團隊此前通過降低正極-固態電解質層界面的電阻、減少正極混合材料中固態電解質的重量比例以及使固態電解質層薄膜化等技術改良，2021年11月成功驗證了液態鋰金屬電池單元的重量能量密度達到520Wh/kg，2023年8月成功驗證了全固態鋰金屬電池單元的重量能量密度達到300Wh/kg。在此次研究中，為了進一步提高全固態電池的重量能量密度，他們致力于改善材料的均質性以降低界面電阻。

研究進展

全固態電池雖然不存在液體電解質，但其正極活性物質-固態電解質界面密合性低，導致離子傳導相關的界面電阻增加，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-固態電解質間和固態電解質間界面的形成也存在困難。

為了應對這些挑戰，此次研究通過改進原料粒度調節和粉碎工藝以控制固態電解質的粒徑，同時在成膜過程中改善顆粒分散性，成功實現了固態電解質的均質化。這一改進提高了導電材料的分散性，增加了正極活性物質的利用率，并通過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。

軟銀的電池開發戰略（資料來源：軟銀網站）

目前，在小型單元中，已經實現了392Wh/kg和200次循環的驗證，但在大型軟包單元中仍存在循環中短路的問題。未來，他們將繼續開發進一步均質化材料和電極的技術，以防止電極大面積化和層疊狀態下的短路。軟銀和Enpower Japan表示，他們將繼續致力于提高下一代電池的高容量化研究，并計劃在2024年度內驗證重量能量密度達到400Wh/kg，并在2026年度實現1000次循環以上的長壽命化。

粉體圈 Coco編譯