SEATBELT 的主要目标是开发一种电池，提供电动汽车和固定行业所需的一切，以便朝着这项技术迈出决定性的一步，”他说。

 

SEATBELT 的原位混合电解质固态锂金属电池旨在实现高能量密度（>380 Wh/kg）和长循环能力（>500 次循环）。同样，它将使用低成本的无溶剂挤压工艺制造，该工艺包含创新材料的组合：薄锂金属、混合电解质、无关键成分的安全阴极活性材料和非常薄的铝集电器。

 

所有这些都将为开发符合欧洲脱碳、可持续性、可负担性和生产自给自足标准的新一代高效安全电池材料打开大门。

 

事实上，SEATBELT 联盟合作伙伴的目的是促进在 2026 年之前创建一个围绕具有成本效益的固态电解质锂电池和可持续材料的欧盟本地产业。

 

在 SEATBELT，CIC energiGUNE 将为该过程的关键方面做出贡献，例如新型超离子卤化物电解质的合成；原位卤化物电解质的物理化学和结构表征；离子传输特性，以及应用于界面分析的原子建模计算。

 

除了 CIC energiGUNE 之外，非洲大陆的 19 个实体、公司和研究中心也参与了由法国国家科学研究中心 (CNRS) 牵头的 SEATBELT 项目。

一种袋式电池的三个关键参数-高负载正极，薄Li金属和贫电解质-以实现高能量密度。（b）具有50 mm厚锂金属负极和八层正极的70×41.5 mm2的1Ah Li||NMC622袋式电池在各种正极负载和电解质含量下计算得出的电池能量密度。

 

当涉及非常规材料（如硫）时，正极的不良电化学性能也带来了严峻的挑战，如低电导率和多硫化物穿梭问题。这使得Li-S不仅比Li-LMO复杂得多，而且在获得良好的循环寿命方面也更具挑战性。实际的Li-S电池进展仍然非常有限。

 

1）工作温度范围。根据位置不同，车内温度在炎热的夏天可能会升高到40°C以上，而在冬天会降低到-20°C以下。温度对锂电池的影响很大，电化学反应动力学和离子电导率都会随温度变化而变化。尽管LIB通常可在-20至60°C的温度范围内工作，但两端的性能和循环寿命可能会大大降低。在极端条件下，可能会导致火灾，气体释放和爆炸等安全问题。

 

低温。人们发现，电池的性能在0°C以下会发生快速衰减。这种衰减被认为是由于较低的离子电导率，较高的电荷转移电阻和在低温下较低的Li离子扩散所致。离子电导率的降低主要归因于液相电解质的粘度变化。低温下，负极上会发生镀锂现象。对于锂金属负极，热对锂均匀性的影响是多方面的。有实验表明，在低温下可观察到不同的锂沉积形态。某些模型还表明，由于界面上离子扩散阻力的增加，可以促进锂枝晶的生长。

 

高温。当在高温下工作时，锂离子电池的老化快，反映在电池容量和性能的迅速降低上。正极与电解质之间的副反应以及非活性电极组件上发生的变化对于高温下的老化退化至关重要。一些研究表明，高温导致SEI更加均匀和光滑，核尺寸更大，锂的沉积更加紧凑和无枝晶，以及更高的库仑效率；而另一项研究表明在高温下电池内部短路时间更短。因此，需要更系统的研究以了解温度对LMB的影响。

 

2）快速放电和充电。电池的高倍率能力对于电动汽车的性能至关重要。具体地说，在车辆起步和加速过程中需要快速脉冲放电（> 2 C的速率），相比之下，连续放电通常只需要0.2-0.5 C的速率）。而对于任何一种EV，都需要快速脉冲放电和连续充电能量存储系统的再生制动或“加油”。最近，极高的快速充电能力也引起了很多关注，这对于消费者接受BEV至关重要。锂电池高速率运行的一个挑战是产生热量，该热量会提高电池温度，从而加速电池的老化。另一方面，锂负极的形态和可循环性取决于剥离和电镀的电流密度。当电镀电流密度超过临界值时，锂金属的表面从光滑变为树枝状，循环效率和寿命显著降低。然而，最近的研究显示，放电（去锂）和脉冲电荷（镀锂）有利于提高锂循环效率和抑制锂枝晶的形成。

 

电池体积变化。首先，锂的无基体沉积和溶解会导致锂负极以及整个电池在充电和放电期间的周期性膨胀和收缩。理论上，当以3 mAh/cm2的实际面容量循环时，锂的厚度变化为15 μm。锂负极的变化会导致整个电池的体积约15％的变化。而随着正极厚度的增加和锂的过量，该相对体积变化会减小。为了将LMB技术应用于电动汽车，需要合理设计电池组以适应这种周期性的电池体积变化。

 

 

图2 在循环期间和循环后，在有和没有外部压力下，不同电解质中300 Wh/kg 1 Ah Li||NMC622袋式电池的膨胀。

 

另一个问题是长期循环后不可逆的电池膨胀。其根本原因是由于SEI和被SEI绝缘的“死”锂颗粒积聚而形成的松散粉末状锂结构的增长，这是锂和电解质不可逆连续反应的结果。如图2所示，根据最近的一份报告，即使经过200个循环，袋状电池的膨胀仍可达到约70％。由于锂负极的不可逆溶胀取决于其SEI形态和循环时积累的“死”锂量，因此理论上，可以通过各种策略（例如电解质工程和压力管理工程）将其最小化。