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固態電池商業化競賽加速,誰能率先"吃螃蟹"?

來源:存能電氣  日期:2020-08-13 16:48  瀏覽量:

固態電池商業化競賽加速,誰能率先“吃螃蟹”?固態電池并不是一個新概念,卻在近年來成為行業新寵。汽車行業、鋰電池行業、國內外市場均涉足固態電池領域,爭搶這一塊蛋糕。雖然企業被固態電池優良的性能吸引,但同時也被高昂的成本以及諸多不確定因素攔路。業內人士表示,固態電池的商業化之路“道阻且長”。

固態電池商業化競賽加速,誰能率先“吃螃蟹”?

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固態電池被業界冠上諸多頭銜,現有的液態鋰電池體系能量密度極限在350-500Wh/kg,未來很難滿足國家技術提升目標,而固態電池的能量密度能夠達到800-900Wh/kg。加上充放電次數高、充電時間短等特性,固態電池大大提高了電動汽車的續航里程,從而進一步加強新能源汽車與傳統汽車市場的競爭。

在固態電池的研發上,以豐田為代表的日本企業最為積極。日本從2018年開始舉全國之力研究車載固態電池,日本新能源產業技術綜合開發機構啟動的開發固態電池的項目,2018-2022年將投入100億日元。該項目致力于固態小型電池領域實現商用化,而其中豐田在固態電池領域擁有大量專利,占據全球固態電池專利數量13%,是全球擁有專利數量最大的企業。

豐田在固態電池方面的研究已有20多年的經驗,并且產品裝車測試也快兩年,可是商業化應用的時間卻在2020年。可見,我國固態電池實現商業化的道路并非“熱鬧開干”那么簡單。一是尋找合適的固態電解質材料,做出可以商業化應用的電池;二是解決大規模生產問題。業內一致看法是,現有的鋰電池生產線不適合大規模生產固態電池,需要一種全新的制備方法。

固態電池的優點

1、安全性極高:與傳統鋰電池相比,固態電池最突出的優點是安全性,液態電解質易燃易爆炸,以及在充電過程中鋰枝晶的生長容易刺破隔膜,引起電池短路,造成安全隱患。而固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題,也克服了鋰枝晶現象,因而固態電池具有極高安全性。

2、能量密度高:使用了固態電解質后,鋰池的適用材料體系也會發生改變,其中核心的一點就是可以不必使用嵌鋰的石墨負極,而是直接使用金屬鋰來做負極,這樣可以明顯減輕負極材料的用量,使得整個電池的能量密度有明顯提高。

3、循環性能強:固態電解質解決了液態電解質在充放電過程中形成的固態電解質界面膜的問題和鋰枝晶現象,大大提升了鋰電池的循環性的使用壽命,理想情況下循環性能表現優異,能夠達到45000次左右。

4、柔性化的前景:固態電池可以經過進一步的優化,變成柔性電池,從而帶來更多的功能和體驗。即使是脆性的陶瓷材料,在厚度薄到毫米級以下后經常是可以彎曲的,材料會變得有柔性。相應的,固態電池在輕薄化后柔性程度也會有明顯的提高,通過使用適當的封裝材料制成的電池可以經受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減。

固態電池的電解質為固態,具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端,傳導更大的電流,進而提升電池容量。因此,同樣的電量,固態電池體積將變得更小。不僅如此,固態電池中由于沒有電解液,封存將會變得更加容易,在汽車等大型設備上使用時,也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等,不僅節約了成本,還能有效減輕重量。

如今,國內固態電池量產節奏有望加快,固態電池生產商透露2017-2018年企業試產第一代固態動力電池,2020年將實現第一代固態動力電池1GWh的產能。2021年公司固態車用動力電池將推向市場。業內認為,固態電池將是未來電動汽車車電池的發展方向。

固態電池作為未來電池的發展方向已得到業界的普遍認可,國內外企業目前已經開始加大研發與生產速度,固態電池產業布局大戲漸漸拉開帷幕。盡管固態電池技術已經得到突破,但目前的生產制備成熟度還亟待加強,規模化、自動化的生產線還需要進一步研發,距離產業商業化還有一定的距離。真正實現小規模量產預計在2020年以后,大規模應用則需要更長的時間。

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