即將到來的固態電池技術飛躍為此提供了“翻盤”機會。

作為德國也是歐洲最大的應用科學研究機構，弗勞恩霍夫應用研究促進協會(Fraunhofer-Gesellschaft)在做一個關于固態電池的戰略性國際合作計劃，據悉，該計劃由瑞士Dübendorf(CH)的Empa和德國Würzburg大學的Fraunhofer硅酸鹽研究所ISC承擔，其在1月啟動了一個固態電池的項目。

Fraunhofer ISC將提供其在固態電池工藝開發和電池生產方面的經驗及技術，并生產出第一批固態電池。

固態電池不需要易燃液體電解質，因此可提供顯著改善的操作可靠性。它們還在尺寸和重量方面提供優勢，因為需要不太復雜的安全殼體。此外，使用金屬負極材料(鋰)代替目前在固態電池中常用的石墨負極，可以提高能量密度和顯著縮短充電時間。

雖然未來固態電池的各個組件(正極，負極，電解質)已經在實驗室中得到很好的研究，但最大的挑戰是將它們集成到穩定的集成系統中。在盡可能多的充電和放電循環中實現高性能的長使用壽命是非常重要的，以便超越當今的傳統鋰電池系統。

而Empa與FraunhoferISC之間的合作，就旨在消除固態電池工業生產中最重要的技術障礙。

參與方都有誰？

Empa與Fraunhofer ISC的合作項目命名為IE4B(“安全和可持續高性能電池接口工程”)，始于2019年1月1日，作為Fraunhofer ICON(“國際合作和網絡”)資金項目的一部分，將運行三年。通過ICON，弗勞恩霍夫協會旨在擴大其研究所與各個領域的精選國際機構的戰略合作。例如，迄今為止，劍橋大學和約翰霍普金斯大學的項目已經啟動。

Empa在最近推出的IE4B項目中的主要焦點是固態電解質的開發，具有定制電子特性的薄膜的生產和表征，以及納米結構負極材料的開發。Fraunhofer ISC及其“Fraunhofer Research and Development Center Electromobility Bavaria”致力于鋰導電聚合物以及具有特定電池特性的溶膠-凝膠材料保護層的開發。此外，它還開發，制造和測試原型和小型系列電池。

來自德國和瑞士的工業公司也從一開始就參與IE4B項目，作為從工業角度來看該項目的指導小組的一部分：其中包括化學工業的代表(如Heraeus)，機械工程類企業(如布勒集團)，應用材料(Varta)等電池制造商和ABB等技術公司。

如何達到目標？

該項目的目的是開發一種固態電池，可在室溫下實現穩定的充電和放電循環，并可同時快速充電。

該項目分為兩個階段：第一階段涉及基本方面，并使用在Empa和ISC使用薄膜方法制造的電池模型系統。在該第一階段中，要精確地理解和監測在正極，固態電解質和負極之間的界面處發生的過程。

在第二階段，這些經驗和技術將用于制造功能性固態電池，該電池具有Fraunhofer ISC的工藝工程專業積累，將以小批量生產。

“我們的共同目標不僅是要更好地了解界面，還要能夠將這些知識轉化為制造過程。弗勞恩霍夫和Empa的技術訣竅相得益彰，”弗勞恩霍夫ISC的弗勞恩霍夫巴伐利亞電動汽車研究開發中心(FZEB)的Henning Lorrmann解釋說道。

兩階段方法具有決定性優勢：作為階段一中的模型系統，薄膜電池的結構更易于分析。這允許識別最佳匹配的電極和電解質組合。通過事先匹配的材料，使階段二中更大的電池單元的更復雜的三維結構更容易實現。

PiealoGröning是Empa董事會成員，也是項目協調員之一。他強調了戰略重要性：“鋰離子固態電池的結構非常復雜，是材料科學的一大挑戰。通過這次合作，我們將材料科學和工藝工程方面的杰出專業知識結合起來，這正是成功推進固態電池發展的關鍵。”