内容源自瑞士b-science.net公司的《固态/半固态锂离子电池创新与专利报告2023版》

宁德时代新能源科技股份有限公司

是全球最大的锂离子电池生产商。

宁德时代于2011年在中国宁德成立。2017年，宁德时代完成了与母公司 ATL/TDK 的拆分。商用钠离子电池于 2021年推出。宁德时代与邦普循环科技（子公司）和德方纳米（上市，>60%浮动股票）共同开发正极活性材料。和Dynanonic（上市，>60%浮动股票）共同开发正极活性材料。宁德时代最近推出了基于 LMFP 的 M3P液体电解质锂离子电池以及麒麟电池组（“电池到电池组”架构）。

作者评论内容以引用形式表示。

独特之处：

超分子离子液体/聚合物/锂盐电解质，具有非常有利的离子电导率（高达 2.4×10-3S/cm）和高沸点（>438°C），以及带有锂金属负极的相应电池。

信仰之跃：

含三亚苯电解质的毒性是可以接受的。

这项工作最终可以使锂金属负极在室温及以下具有良好的快速充电/放电特性（以及有利的 能量密度）运行，而无需在电解质中使用稀缺元素（锂除外）。使用含三亚苯基的离子液体需要在制造、操作和回收过程中有足够严格的协议，以避免PAH（多环芳烃）污染。

最新动态：

2023年4月，宁德时代推出了用于电动飞机和电动汽车的500Wh/kg“浓缩电池”。

所公开的有限技术细节与本章描述的超分子离子液体基锂金属电池的描述一致。

2022年12月，据报道，宁德时代和CALB公司就锂离子电池知识产权（与固态电池无关）相互提起诉讼。

2022年8月，据报道，宁德时代计划在2023年推出“浓缩电池”，据一些专家称，通过实现“超流体状态、超导状态、稳定性和优越的传导性”，提供良好的安全性、可靠性和循环寿命。

2022年1月，据报道，宁德时代预计，到2030年，能量密度与现有锂离子电池大致相同的第一代固态电池将占据约1%的市场份额，而采用新型正/负极活性材料的第二代固态锂离子电池预计将在2030年之后出现。

仍然相关的早期技术信息：

2021年1月，有报道称宁德时代正在开发锂金属负极固态锂电池，在解决所有技术/工艺问题后， 可以实现 400Wh/kg 的能量密度。

自2021年以来，已公布了14个与半固态或固态锂离子电池相关的新专利族。

专利组合中的示例：

1级）电解质和电极专利

2级）电池专利

[gf]2022[/gf]超分子离子液体、固态电解质膜、固态锂金属电池和器件（2022年出版）：半固态电解质层（25μm）：具有三亚苯基核和（可选氟化）环氧乙烷低聚物和磺酸锂基团的超分子离子液体（图）表现出6.5×10-3S/cm的离子电导率（左侧的R1/R2组）。将这种离子液体与（PEO/PVDF）和LiTFSI（10-80：100：5-40质量，100对应于组合质量PEO/PVDF）结合形成离子电导率为2.4×10-3S/cm的电解质膜（25μm厚度）。

负极：锂金属。

正极：NMC811/导电碳/PVDF（96：2：2 质量）。

小角X射线散射（SAXS）测量显示π堆叠的三亚苯基单元之间的通道尺寸约为17nm，锂离子可以通过该通道扩散。

通过热压（1-20MPa，50-100°C）生产电解质层，然后进行真空退火（60-80°C，1-8小时）。通过冷压（250MPa，25°C，2分钟）层压电极和电解质层以获得10层电池。在循环测试（0.5C充电/放电）中，含有图1左上角所示的R1/R2基团的三亚苯基分子的电池表现出409个循环（在达到80%剩余容量截止之前），而含有R1/R2基团的三亚苯基分子的电池如图右上角所示，表现出1，002个循环（分子的离子电导率：4.4×10-3S/cm，PEO/PVDF/LiTFSI薄膜的离子电率：1.8×10-3 S/cm）。

这项工作说明了在掺入多环芳烃（三亚苯基）时如何实现非常有利的离子电导率和循环特性，该碳氢化合物经过π堆积相互作用形成纳米柱。超分子聚集体可能在电解质层中基本不动，同时提供促进锂离子扩散的功能性PEG和磺酸锂边缘基团。由此产生的电解质层显然防止了由于锂枝晶形成而导致的短路，在没有锂枝晶可以生长的裂缝的情况下表现出足够的机械阻力（超分子相互作用的自愈特性）。可能在电解质和锂金属层之间形成的SEI层可能由电解质层充分支撑，以便在循环过程中不会破裂（避免过量的SEI形成）。

由于三亚苯基（不含其他官能团）的沸点为438°C，因此与沸点较低的增塑剂相比，该电解质体系的安全特性可能更有利。一个潜在的缺点与多环芳烃（PAH）的毒性有关。

据推测，NMC811上部署了涂层，以防止环氧乙烷基团在高压下分解。

图（底部）所示的合成工艺表明，在没有过于昂贵的反应物或工艺条件的情况下，大规模化学合成应该是可能的。

图：顶部–具有（可选氟化）环氧乙烷/磺酸锂基团的两种三亚苯基衍生物。左边的导数表现出特别有利的离子电导率（6.5×10-3S/cm），而右边的导数表现出特别好的循环稳定性，底部合成工艺，OR3=R1，OR4=R2（CATL）

[gf]2022[/gf]固态电解质膜，固态电池和器件（2022年出版）：固态电解质层（20-30μm）：Li6PS5/粘合剂（80：20质量，粘合剂类型：可能是SBR，用特定的目数筛选，99质量%的颗粒表现出5-20μm的粒径）。离子电率：1.2×10-3S/cm。

正极：NMC/Li6PS5/炭黑（SuperP，益瑞石石墨和碳）/SBR粘合剂（70：24：3：3质量比），在铝箔上。

负极：锂箔，在铜箔上。

电解质层厚度为30μm（303Wh/kg能量密度）的电池表现出165次循环，直到达到50%的容量（0.1°C充电/放电）。电解质层厚度为20μm（310Wh/kg能量密度）的电池在相同条件下表现出116次循环。没有电解质层厚度为30μm的SBR粘合剂的电池在相同条件下表现出9个循环。在电解质层通过球磨（在甲苯中）的情况下，在通过浆料混合（在NMP中）制备电解质层的情况下，制备电解质和电极。这些层与负极层压（按压在300MPa）。有人认为，>50MPa的固态电解质层断裂强度支持良好的电化学性能。

这项工作说明了使用机械柔性粘合剂与硫化物结合使用的重要性。