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张涛,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员、博士生导师,中国科学院上海硅酸盐研究所能源材料研究中心书记、主任,国家万人计划科技创新领军人才、英国皇家化学会会士。中国科学院百人计划入选者、国际电化学能源科学院理事。主要研究方向包括固态锂电池及其相关固态电解质、金属空气电池、钠离子电池、碳基复合电极材料、新型储能材料与电池等。在电化学储能材料及器件领域发表SCI论文100余篇。主译2019年诺贝尔化学奖获得者吉野彰(日)专著《电池引发的能源革命》。
教育背景及工作经历
教育背景:2007年,毕业于复旦大学化学系物理化学专业,获得理学博士学位。
工作经历:2007-2008年,在上海大学理学院担任讲师;2008-2015年,先后在日本国立三重大学和日本国立产业技术综合研究所从事新能源材料及其在动力和储能电池中的应用研究。2015年至今,加入中国科学院上海硅酸盐研究所工作,担任 “电化学储能材料与器件” 课题组组长,能源材料研究中心主任。
从实验室到工业化生产
2022年8月,张涛研究员与上海洗霸科技股份有限公司共同宣布建立固态电池先进材料联合实验室。仅仅一个月后,双方进一步达成知识产权转让协议,上海洗霸获得了一系列与固态电池相关的关键专利,包括《一种有机-无机复合准固态电解质以及准固态锂电池》等。
紧接着,张涛研究员与上海洗霸于2022年11月共同投资成立了上海科源固能新能源科技有限公司。该公司专注于储能技术服务、新型陶瓷材料销售、电池制造以及新型膜材料制造等业务。同年12月,上海洗霸建成了吨级至拾吨级工业化标准产线,并于2023年1月中旬一次性试产成功,顺利进入产线工艺优化阶段。
聚焦于固态电解质材料及薄膜技术,上海洗霸联合张涛研究员团队成功开发了锂离子电池氧化物固态电解质(LLZTO)粉体,基于锂供体反应技术提出电解质相变策略,制备对空气本征稳定的石榴石型电解质,增强其对空气和水的稳定性;以先进的固态阻燃电解质技术解决了安全问题,使得电池能量密度及充放电速率大幅提升;采用先进的制备技术实现多尺寸、高致密(>99%)氧化物固体电解质热压陶瓷片批量化生产;基于关键界面技术,实现固态锂电池循环超1250次(1C),处于同类电池领先水平。上海科源固能具备固态电解质薄膜量产能力,与其他企业合作形成了多规格、多尺寸的大面积成卷产品,满足固态电池产业化应用的需求。固态电解质粉体、浆料和隔膜等产品性能领先,经材料、电芯和终端三个层级客户的验证,涉及国内主流电池企业、车企、研究机构等。
值得一提的,在固态电池领域,上海洗霸除了与张涛研究员展开合作外,还与复旦大学赵东元院士展开合作,以赵东元院士获国家自然科学奖一等奖的“有序介孔高分子和碳材料的创制和应用”为载体,上海洗霸团队开发出具有高比表面积、高孔隙率和高连通性等特性的均孔碳基骨架,产出的有序介孔碳材料产品已经初步通过了材料、电芯和终端三个维度客户的验证。
上海洗霸与赵东元院士及张涛研究员团队开展产研合作及股权合作,研发生产固态电解质粉体、隔膜负极侧电解质涂覆、正极电解质粉体掺混与负极电解质粉体掺混、新型硅碳负极与硅碳负极材料中的介孔碳基等。
限制全固态电池商业化的因素
张涛研究员在接受www.188betkr.com 采访时对限制全固态电池商业化的因素分别从材料层面以及电池层面做出回应。
材料层面,因为氧化物材料的刚性比较强,尽管可以做宏量制备和产业化的合成,但是当材料应用于电池时,锂离子从固态电解质到固态活性材料之间怎么实现有效的传输,这是需要解决的问题。硫化物材料的杨氏模量相对是比较低的,更容易加工成型,使用冷压的方法就可以加工成型。但是硫化物从材料的角度来说,成本较高,宏量制备工艺要求高,应用于电池时,与锂金属的稳定性问题需要特别关注。
电池层面,无论是氧化物还是硫化物,目前业界关注的、迫切需要解决的主要是固态界面的问题,比如当氧化物材料和正极材料混合时,涉及到“小界面”的问题,还有氧化物固态电解质和锂金属负极或者硅基负极以及正极的“大界面”问题,硫化物也面临着相似的问题。从电池层面要想实现全固态电池就需要解决固-固界面问题。
张涛研究员表示,氧化物全固态电池相对而言可能更快实现产业化,而硫化物全固态电池的产业化可能要靠后一些。目前氧化物固态电解质已经实现吨级的宏量制备与生产,成本上有较好的控制,应用于固态电池,考虑到其与负极材料的兼容性,比较有利于走向产业化。
参考来源:
聚焦固态电池核心难题,加速科技成果转化和产业化落地——专访中科院上海硅酸盐研究所张涛研究员.粉体网
中国科学院上海硅酸盐研究所、上海洗霸官网、官微
(www.188betkr.com 编辑整理/苏简)
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