错过了锂电，欧洲“抢跑”固态电池

“全球锂电池制造业主要由中国、日本和韩国控制。拥有340万员工的欧洲汽车行业已经从内燃机转向电动驱动系统。如果不能成功将锂电池的关键技术引入欧洲，它将依赖亚洲制造商的动力电池。“固态电池技术即将实现的飞跃提供了一个“转机”机会。作为德国和欧洲最大的应用科学研究机构，Fraunhofer Gesellschaft正在制定固态电池的战略国际合作计划。据报道，该计划由德国杜本多夫的Empa公司承担瑞士的Fraunhofer硅酸盐研究所和德国维尔茨堡大学的ISC，并于1月启动了一个固态电池项目。

Fraunhofer ISC将提供其在固态电池工艺开发和电池生产方面的经验和技术，并生产第一批固态电池。固态电池不需要易燃液体电解质，因此它们可以显著提高操作可靠性。它们在尺寸和重量方面也具有优势，因为需要不那么复杂的安全外壳。此外，使用金属阳极材料（锂）代替固态电池中常用的石墨阳极可以提高能量密度，并显著缩短充电时间。尽管未来固态电池的组件（阳极、阴极和电解质）在实验室中已经得到了很好的研究，但最大的挑战是将它们集成到一个稳定的集成系统中。为了超越当今的传统锂电池系统，在尽可能多的充电和放电循环中实现高性能和长使用寿命是非常重要的。Empa和FraunhoferISC之间的合作旨在消除固态电池工业生产中最重要的技术障碍。参与者是谁？Empa和Fraunhofer ISC之间的合作项目名为IE4B（“安全和可持续的高性能电池接口项目”），始于2019年1月1日，作为FraunhoferICON（“国际合作与网络”）基金项目的一部分，将持续三年。通过ICON，Fraunhofer协会旨在扩大与选定的国际机构在各个领域的战略合作。例如，到目前为止，剑桥大学和约翰·霍普金斯大学的项目已经启动。Empa在最近启动的IE4B项目中的主要重点是固体电解质的开发、具有定制电子特性的薄膜的生产和表征，以及纳米结构阳极材料的开发。Fraunhofer ISC及其“Fraunhoffer巴伐利亚电动汽车研发中心”致力于开发具有特定电池特性的锂导电聚合物和溶胶-凝胶保护层。此外，它还开发、制造和测试原型电池和小系列电池。德国和瑞士的工业公司也从一开始就参与了IE4B项目，从工业角度来看，它们是该项目指导小组的一部分：包括化学工业（如Heraeus）、机械工程企业（如Buhler集团）、电池制造商（如Varta）和技术公司（如ABB）的代表。如何实现目标？该项目的目的是开发一种固态电池，它可以在室温下实现稳定的充放电循环，同时可以快速充电。该项目分为两个阶段：第一阶段涉及基本方面，使用Empa和ISC的薄膜法制造的电池模型系统。在第一阶段，有必要准确地理解和监测在正极、固体电解质和负极之间的界面处发生的过程。在第二阶段，这些经验和技术将用于制造功能性固态电池，这些电池具有Fraunhofer ISC工艺工程的专业积累，并将小批量生产。“我们的共同目标不仅是更好地理解界面，而且能够将这些知识转化为制造过程。Flawn Hof和Empa的专业知识相辅相成，”位于佛罗里达州霍夫ISC的巴伐利亚电动汽车研发中心（FZEB）的Henning Lorrmann解释道。两阶段方法具有决定性的优势：作为第一阶段的模型系统，薄膜电池的结构更容易分析。这允许我……

确定最佳匹配的电极和电解质组合。通过预先匹配材料，第二阶段中更大的电池单元的更复杂的三维结构更容易实现。PiealoGr?ning是Empa董事会成员，也是项目协调员之一。他强调了战略重要性：“锂离子固态电池的结构非常复杂，这对材料科学来说是一个巨大的挑战。通过此次合作，我们结合了材料科学和工艺工程方面的杰出专业知识，这是成功推动固态电池发展的关键。”“全球锂电池制造业主要由中国、日本和韩国控制。拥有340万员工的欧洲汽车行业已经从内燃机转向电动驱动系统。如果不能成功地将锂电池的关键技术引入欧洲，它将依赖亚洲制造商的动力电池。“固态电池技术即将实现的飞跃提供了一个“转机”机会。作为德国和欧洲最大的应用科学研究机构，Fraunhofer Gesellschaft正在制定固态电池的战略国际合作计划。据报道，该计划由德国杜本多夫的Empa公司承担瑞士的Fraunhofer硅酸盐研究所和德国维尔茨堡大学的ISC，并于1月启动了一个固态电池项目。

Fraunhofer ISC将提供其在固态电池工艺开发和电池生产方面的经验和技术，并生产第一批固态电池。固态电池不需要易燃液体电解质，因此它们可以显著提高操作可靠性。它们在尺寸和重量方面也具有优势，因为需要不那么复杂的安全外壳。此外，使用金属阳极材料（锂）代替固态电池中常用的石墨阳极可以提高能量密度，并显著缩短充电时间。尽管未来固态电池的组件（阳极、阴极和电解质）在实验室中已经得到了很好的研究，但最大的挑战是将它们集成到一个稳定的集成系统中。为了超越当今的传统锂电池系统，在尽可能多的充电和放电循环中实现高性能和长使用寿命是非常重要的。Empa和FraunhoferISC之间的合作旨在消除固态电池工业生产中最重要的技术障碍。参与者是谁？Empa和Fraunhofer ISC之间的合作项目名为IE4B（“安全和可持续的高性能电池接口项目”），始于2019年1月1日，作为FraunhoferICON（“国际合作与网络”）基金项目的一部分，将持续三年。通过ICON，Fraunhofer协会旨在扩大与选定的国际机构在各个领域的战略合作。例如，到目前为止，剑桥大学和约翰·霍普金斯大学的项目已经启动。Empa在最近启动的IE4B项目中的主要重点是固体电解质的开发、具有定制电子特性的薄膜的生产和表征，以及纳米结构阳极材料的开发。Fraunhofer ISC及其“Fraunhoffer巴伐利亚电动汽车研发中心”致力于开发具有特定电池特性的锂导电聚合物和溶胶-凝胶保护层。此外，它还开发、制造和测试原型电池和小系列电池。德国和瑞士的工业公司也从一开始就参与了IE4B项目，从工业角度来看，它们是该项目指导小组的一部分：包括化学工业（如Heraeus）、机械工程企业（如Buhler集团）、电池制造商（如Varta）和技术公司（如ABB）的代表。如何实现目标？该项目的目的是开发一种固态电池，它可以在室温下实现稳定的充放电循环，同时可以快速充电。该项目分为两个阶段：第一阶段涉及基本方面，使用Empa和ISC的薄膜法制造的电池模型系统。在第一阶段，有必要准确地理解和监测在正极、固体电解质和负极之间的界面处发生的过程。在第二阶段，这些经验和技术……

s将用于制造功能性固态电池，这些电池具有Fraunhofer ISC工艺工程的专业积累，并将小批量生产。“我们的共同目标不仅是更好地理解界面，而且能够将这些知识转化为制造过程。Flawn Hof和Empa的专业知识相辅相成，”位于佛罗里达州霍夫ISC的巴伐利亚电动汽车研发中心（FZEB）的Henning Lorrmann解释道。两阶段方法具有决定性的优势：作为第一阶段的模型系统，薄膜电池的结构更容易分析。这允许识别最佳匹配的电极和电解质组合。通过预先匹配材料，第二阶段中更大的电池单元的更复杂的三维结构更容易实现。PiealoGr?ning是Empa董事会成员，也是项目协调员之一。他强调了战略重要性：“锂离子固态电池的结构非常复杂，这对材料科学来说是一个巨大的挑战。通过此次合作，我们将材料科学和工艺工程方面的杰出专业知识结合起来，这是成功推动固态电池发展的关键。”

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