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固态电池未来会是主流吗

2019-11-22 17:27:40 来源:东庄网 浏览:3915

作为新能源汽车的“心脏”,动力电池的发展直接影响着新能源汽车的发展。在目前的锂离子电池体系下,依靠高镍三元阳极、硅碳阴极和电解质的结合,将在3-5年内达到性能极限(能量密度上限为350wh/kg),但仍不能完全满足动力电池对安全性、能量密度和成本的要求。中国科学院院士、中国电动车100委员会常务副主席欧阳明·曾高表示,锂离子电池有潜力和前景成为动力电池的主流技术,但瓶颈在于高比能动力电池的安全性。为了提高电池本身的安全性,应该开发新的固体电解质电池。虽然中国电池产业暂时取得了优势,但国际竞争压力很大,需要完全赶上固态电池的尖端技术。固态电池在安全性、可靠性、能量密度、循环寿命等方面具有明显的性能优势,被认为是工业上理想的下一代电池技术体系。

固态电池因其优点成为一种热门的发展趋势,即锂二次电池采用固体电解质。固态电池与传统锂离子电池的区别在于固态电解质取代了传统锂离子电池的电解质、电解质盐和隔膜。一般来说,固态电池有两大优势。一是安全性高。传统锂离子电池在过充电或内部短路的情况下容易使电解液发热,存在自燃或爆炸的危险;固态电池不易燃、不腐蚀、不挥发、不泄漏,其安全性远远高于传统锂离子电池。第二个优点是高能量密度。因为固态电池使用固体电解质,所以不需要隔板和电解质,这可以节省近40%的体积和25%的质量。根据《汽车工业中长期发展规划》和《节能与新能源汽车技术路线图》,2025-2030年动力电池系统的能量密度需要达到350瓦时/千克(相当于500瓦时/千克个体能量密度),以满足普通电动汽车的续航里程要求。固态电池作为最容易满足这一要求的技术路线,受到业界的关注。公共信息显示,在过去十年中,固态电池领域的专利数量增加了十倍以上。许多整车企业已经开始自主研发、合作研发或通过投资初创企业加快固态电池技术的研发。

一些企业宣布了固态电池的生产时间。2019年8月,美国新能源公司sf电机部门terawatt科技宣布推出4.5ah固态电池设计原型,电池能量密度达到创纪录的432瓦/千克(1122瓦/升),打破了高镍三元能量密度的上限。现代宣布在2017年研发固态电池技术。2018年7月,现代宣布将在马萨诸塞州投资离子材料,以进一步研发固态电池。消息人士透露,现代将在2025年实现固态电池的大规模生产。2018年7月,大众对quantumscape投资约1亿美元,该公司拥有200多项固态电池专利,目标是到2025年建立一条固态电池生产线。丰田在固态电池领域拥有大量专利(252项,占全球最大的13%)。目前,丰田正在推进基于硫化电解质和石墨阴极锂离子电池路线的固态电池产业化,实验室产品的能量密度达到400wh/kg。预计将于2022年推出全固态电池电动汽车,并于2025年实现大规模生产。除了建立自己的电池研发中心和发展固态电池技术之外,宝马还在固体动力固态电池方面达成了深入合作,有望在2026年实现固态电池大规模生产。2015年,戴森收购了sakti3,一家专门开发全固态电池的公司。sakti3是氧化物固态电解质开发的领导者。2018年,戴森说他正在开发一款高度创新的电动汽车。大规模生产的汽车将于2020年出售。它的电力系统将使用sakti3开发的固态电池。

固态电池会成为未来的主流吗?中国在固态电池领域的技术发展仍处于第二梯队,日本是第一梯队,主要是中国科学院和大学等科研机构。目前,中国有三个团队在固态电池的研发方面处于领先地位。中国科学院青岛能源研究所崔光雷团队开发了一种全海域能量密度高、安全的固态锂电池动力系统,能量密度为300wh/kg,已应用于马里亚纳海沟(Mariana Trench)10,000米深海高压环境。中国科学院宁波材料研究所的许小雄团队开发了一种能量密度为260瓦时/千克的10ah固态电池,目前正与赣锋锂工业合作,推动产业化。中国科学院物理研究所的李红团队开发了一种能量密度为310-390瓦时/千克的10ah软包装电池组电池,目前正与蓝色新能源(Blue New Energy)合作建设一条试点线。至于固态电池技术,特斯拉首席执行官马斯克曾表示,“有一定的前景,但技术成熟还需要时间,目前改变特斯拉的战略还不够。”虽然目前中国固态电池的发展令人印象深刻,但仍有很长的路要走。目前对固态电池的研究仍然局限于实验室阶段,实现大规模生产需要相当长的时间。大规模生产需要考虑生产技术、生产设备、生产环境等因素。与传统锂电池相比,固态电池对生产设备的精度要求更高,也需要高度干燥的生产环境。此外,为了进行商业大规模生产,固态电池不仅需要验证其自身性能,还需要与主机厂的车辆产品相匹配。根据大多数企业的计划,固态电池技术的真正成熟可能需要等到2025年左右,大规模生产的实际能力可能需要等到2030年左右。固态电池短期内不太可能成为行业主流。

总结电车资源固态电池有明显的优势,但我们也需要看看它目前的不足。无论采用何种技术路线,只要能推动新能源汽车产业朝着健康、安全、可持续的方向发展,都值得一试。来源|电车资源皇城版权声明:本文版权归电车资源所有。重印时请注明来源(电车资源)和作者。

来源:电动汽车资源网

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