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国家标准计划《固体电解质电子电导率测试方法 直流极化法》由 TC243(全国有色金属标准化技术委员会)归口,TC243SC4(全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会)执行 ,主管部门为中国有色金属工业协会

主要起草单位 国联汽车动力电池研究院有限责任公司北京当升材料科技股份有限公司深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司天津国安盟固利新材料科技有限公司

目录

基础信息

制修订
制定
项目周期
18个月
公示开始日期
2026-03-09
公示截止日期
2026-04-08
标准类别
方法
国际标准分类号
77.160
77 冶金
77.160 粉末冶金
归口单位
全国有色金属标准化技术委员会
执行单位
全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会
主管部门
中国有色金属工业协会

起草单位

目的意义

一、产业发展现状 固态电池因其高安全性、高能量密度以及长循环寿命等特性,逐渐成为新一代动力电池技术方向,有望在新能源汽车、储能系统、消费电子等领域应用,其市场前景广阔。

在新能源汽车领域,据相关数据库测算,按照2027年装车5000辆新能源车示范,每辆车按照100kwh电量计算,电解质用量约50kg/100kwh,合计电解质用量约250吨。

到2035年,新能源汽车当前销量3800万辆,按照全固态电池占比5%的份额,约有190万辆新能源汽车搭载全固态电池。

固体电解质尤其是硫化物固体电解质作为固态电池的首选电解质材料,需求量超过9.5万吨,市场容量约超过140亿元(售价降至15万元/吨)。

目前,多家企业如宁德时代、比亚迪等已启动固态电池产业化验证,当前与之配套的有8-10家硫化物电解质材料公司,均具备一定批量供应能力。

在储能系统方面,据相关数据显示,2023年中国储能电池出货约159GWh,预计2030年出货量300GWh,预计可实现固体电解质尤其是硫化物固体电解质作为固态电池的首选电解质材料,出货量近2万吨。

消费电子领域,便携式电子设备如智能手机、可穿戴设备等对电池的体积、重量和续航能力有较高要求,固态电池能够提供更好的用户体验,成为取代锂离子电池的最佳选择。

按照锂电池出货量预测,2026年固态电池电解质市场规模有望突破3000吨级。

二、政策支持 近年来,我国出台了一系列政策支持固态电池及其固体电解质的发展。

2020年国务院发布的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》首次 将固态电池上升至国家战略层面,提出加快固态动力电池技术研发及产业化; 2022年1月国家能源局等发布《十四五”新型储能发展实施方案》提出关于开展固态电池等关键核心技术研究,推动钠离子电池、固态锂离子电池等新一代高能量密度储能技术的研发; 2022年6月科技部等发布《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022- 2030年)》提出研发固态锂离子电池储能技术,推动高效储能技术发展; 2023年1月,工信部等六部委联合发布《关于推动能源电子产业发展的指导 意见》,再次强调加快研发固态电池,加强固态电池标准体系研究。

2025年2月,工信部等八部门发布《新型储能制造业高质量发展行动方案》, 明确将固态电池列为重点攻关方向,支持锂电池、钠电池固态化发展。

此外,我国还计划投入约60亿元用于全固态电池研发,支持有条件的企业开展相关技术的研发工作。

这些政策为固态电池及其固体电解质的发展提供了有力的资金支持和政策保障,推动了固态电池技术的不断进步和产业化进程。

三、建立标准的必要性 随着固态电池的快速发展,固体电解质作为固态电池的核心部件也引起行业内相关企业高度关注,它主要起到传递和对正负极物理隔离的作用,其性能直接影响锂电池的使用。

固态电解质性能主要包括离子电导率、电子电导率和空气稳定性等参数。

其中电子电导率是衡量固体电解质产品质量的关键指标之一。

但目前关于如何评价固体电解质电子电导率测试方法的上述空白,亟待建立,具体必要性如下: 材料改进和创新:电子电导率较低的材料可以减少电解质与电极之间的电子交换,从而降低电池的自放电率。

但是,如果电子电导率过低,可能会导致电解质与电极之间的电子传输效率下降,影响电池的整体性能。

因而通过研究硫化物固体电解质的电子电导率对于材料性能的改进和提高电池的能量密度具有至关重要的作用。

确保电池安全性能:固体电解质电子电导率较高,可能会增加电解质与电极材料之间的副反应风险,因此通过测定硫化物固体电解质的电子电导率,对于研究固态电池的安全性能具有重要意义。

质量控制:在固体电解质的合成和生产过程中,通过测定固体电解质的电子电导率,可以确保产品一致性和可靠性。

商业化进程:通过测定固体电解质的电子电导率,对于推动全固态电池的商业化进程至关重要,有助于解决大规模生产过程中的质量和性能一致性问题,有利于促进整个行业的发展。

范围和主要技术内容

一、 范围 本项目描述了采用直流极化法测定固体电解质材料电子电导率的方法。 本项目适用于粉末类及膜类固体电解质电子电导率的测试。 二、主要技术内容 1)样品制备: 1.1 粉末类冷压制样方法 适用于硫化物等固体电解质 1.1.1将电解质粉体过一定目数的筛网;如需烘烤,在80℃烘箱中真空干燥1h~3h; 1.1.2 取适量粉体(100mg~200mg)置于模具电池套筒内; 1.1.3 将模具电池进行组装,使用加压设备对其缓慢施加200MPa~400MPa压力,压制模具电池不少于30s,使粉末压片成型并测量其厚度L,记录压片套筒内径D,并计算面积S。 1.2 粉末类冷压烧结制样方法 适用于氧化物等固体电解质 1.2.1 将电解质粉体过一定目数的筛网;如需烘烤,在80℃烘箱中真空干燥1~3小时; 1.2.2 取适量粉体(100mg~200mg )置于压力模具套筒内 ;使用加压设备 对压力模具缓慢施加 200MPa~400MPa压力,压制模具电池不少于30s,使粉末压片成型,取出压制好的圆片; 1.2.3 按照企业规定的烧结方式进行处理,制备成电解质陶瓷片样品; 1.2.4 将烧结得到的陶瓷圆片(致密度大于95%),建议依次采用500目、 1500目、3000目砂纸打磨 光滑,依据GB/T 6672-2001和GB/T 6673-2001测厚度L、测直径D,并计算陶瓷圆片面积S; 1.2.5 采用离子溅射装置对陶瓷圆片两个表面进行喷金处理,使喷金层均匀 且致密,采用万用表欧姆档验证圆片任意两点间导通性; 1.2.6 将圆片侧面的喷金层用砂纸小心打磨干净,以防止两侧电子导通。 1.3 膜类制样方法 1.3.1 对膜类样品进行冲片,冲成不大于18mm的圆片,并记录圆片直径D; 1.3.2 将冲好的膜类圆片、CR2032型扣电零部件(上下盖、垫片、弹片)放入80℃ 真空烘箱内烘不少于8h; 1.3.3 在露点不低于-40℃干燥间或其他水氧含量更低的手套箱中完成扣式电池(标 准不锈钢垫片/ 固体电解质/标准不锈钢垫片/弹片)的装配。其中扣式电池的封装压力建议为5MPa。其中膜类样片的厚度L采用膜厚度测试仪测量扣电拆解后的厚度。 2)电子电导率测试 使用电化学工作站,按照直流极化法进行模具/扣式电池的阻值测试,按照如下公式计算试样的电子电导率。 ........................(1) 式中: R—被测样品阻抗值; U—施加的恒定电压; I—稳态电流; ...................(2) 式中: σ—被测样品电子电导率; R—被测样品阻抗值; L—被测样品厚度; S—被测样品表面积。