摘要：固态电池因高能量密度与安全性，被视为下一代电池的重要方向。然而，其性能提升与大规模量产仍面临诸多挑战。近期，日本九州大学与韩国电工技术研究所（KERI）在固态电池领域取得重要突破。九州大学开发模拟器，揭示电池内部结构演变，助力寿命优化与规模化应用；KERI则通

固态电池因高能量密度与安全性，被视为下一代电池的重要方向。然而，其性能提升与大规模量产仍面临诸多挑战。

近期，日本九州大学与韩国电工技术研究所（KERI）在固态电池领域取得重要突破。九州大学开发模拟器，揭示电池内部结构演变，助力寿命优化与规模化应用；

KERI则通过优化共沉淀法制备工艺，在无需前驱体硫化锂（Li2S）的情况下高效制备硫化物电解质，提高固体电解质生产效率与性能，推动产业化进程。两项研究为固态电池的早期实用化提供了关键技术支撑。

日本九州大学开发一种模拟器来阐明全固态电池的内部机制

3月11日，九州大学工学研究院井上元教授团队成功开发了一种模拟全固态电池内部机制的模拟器，有助于大容量电池的快速扩容与早期实用化。研究成果已发表于《Advanced Functional Materials》。

电动汽车与可再生能源的普及离不开高性能、安全、长寿命的电池。固态电池因不含液体电解质，避免了泄漏与火灾风险，同时具备较高容量，被视为下一代电池的重要方向。

然而，充电过程中，储能材料的体积变化（如硅材料可膨胀至300%）可能导致性能下降与寿命缩短。此外，电池内部结构随颗粒膨胀和收缩发生剧烈变化，性能劣化机制尚未完全厘清，延长寿命的方法仍有待探索。

此次开发的模拟器能够详细可视化活性材料在充放电过程中的膨胀与收缩，揭示整个电池内部结构的动态演变，分析性能变化及其影响因素。

研究团队结合多项技术，分析作用于单个颗粒的力，并计算来自势场与浓度场的电化学反应，从而全面再现电池制造过程中的机械力、颗粒膨胀导致的结构变化及劣化机制。

目前，尚无其他模拟器能够同时耦合粒子动态变形与电化学反应计算。该模拟器及其计算结果将为固态电池性能优化与早期应用提供重要支持。井上教授表示，这一方法运用先进的DX技术，将新材料开发与设备及系统研发无缝衔接，构建全新的研究战略，未来发展值得期待。

成本降十倍，韩国电工所通过共沉淀法制备了硫化物电解质

韩国电工技术研究所（KERI）下一代电池研究中心Ha Yoon-Cheol博士团队开发了一种“增强型共沉淀方法”，可更快、更高质量地生产用于全固态电池（ASSB）的锂超离子导体。ASSB采用固体电解质取代传统液态电解质，大幅降低火灾和爆炸风险。

固体电解质制造成本高且工艺复杂。2021年，该团队提出“共沉淀法”，通过一锅法溶液工艺实现大规模生产，无需高能研磨或蒸发过程，也无需昂贵的硫化锂（Li₂S），显著降低原材料成本，该工艺下硫化物电解质的生产成本可降至传统方法的十分之一。目前该项技术已转让给韩国大洲电子，并在后续研究中不断优化。

优化后的共沉淀方法缩短了生产时间，并提高了固体电解质质量。关键在于精准控制锂、硫及催化剂的溶解与沉淀过程，确保均匀共沉淀。该方法适用于三元（Li₃PS₄）和四元（Li₆PS₅Cl）固体电解质合成。KAIST、POSTECH等机构通过量子计算和阴离子质谱分析，揭示了溶解机制及分子结构，为批量生产奠定基础。

升级后的共沉淀方法将固体电解质生产时间从14小时缩短至4小时，离子电导率提升至5.7 mS/cm，超越液态电解质（~4 mS/cm）。在700mAh软包电池测试中，能量密度达352Wh/kg，高于商用锂离子电池（270Wh/kg）。

充放电1,000次后，容量保持率仍超过80%，展现优异循环寿命。研究成果发表在《储能材料》杂志，并已申请专利。

来源：锂电论坛