鉅大LARGE | 點擊量:2116次 | 2019年02月19日
固態(tài)電池產業(yè)化面臨著4大瓶頸
近日,94歲高齡的鋰電池之父約翰˙古迪納夫(JohnGoodenough)公布了新一代電池技術:能量密度是當前鋰電池3倍,且安全系數更高的全新固態(tài)電池。在實驗室中,新電池可循環(huán)1200次且低電阻,并且能夠在60℃到零下20℃的溫度下工作。近期正計劃與電池制造商合作開發(fā)和測試,為電動汽車和能源存儲裝置提供的新型電池。
【大咖觀點】
中國工程院院士陳立泉
全固態(tài)電池潛力巨大,可以達到500Wh/kg,有望成為新一代鋰電池。陳立泉認為,電池的關鍵在于成本、能量密度和安全性。當前,將液態(tài)電解質鋰離子電池的能量密度提升至300~350Wh/kg,然后進一步提高電池能量密度到500Wh/kg。達到與燃油車相當的水平,只有全固態(tài)電池可以勝任,應該盡快啟動全固態(tài)電池的研發(fā)產業(yè)化工作。
-----《訪陳立泉院士:固態(tài)金屬鋰電池研發(fā)四十周年》
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
中科院物理研究所研究員李泓
目前全固態(tài)鋰電池面臨以下幾個問題:1)電極層面上,如何滿足正負極與電解質離子的傳輸問題;2)循環(huán)過程中正負極不能像液體那樣保持非常好的接觸;3)金屬鋰在充放電過程中容易產生鋰枝晶。
李泓認為從長遠角度考慮,首先是第三代鋰離子電池,之后是固態(tài)的鋰電池,終極目標可能是固態(tài)鋰空氣電池。
----中國電動汽車百人會論壇(2017)
北京理工大學教授吳鋒
全固態(tài)電池的電解質為固態(tài),在使用固態(tài)電解質后,鋰離子電池的適用材料體系隨之發(fā)生改變,可以不再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顯著提高。
清華大學教授歐陽明高
全固態(tài)電池是未來的發(fā)展方向之一,這種電池具備高能量密度和比較好的安全性,實現產業(yè)化還需要一定過程。
【產業(yè)化瓶頸】
固態(tài)電解質技術路線眾多,尚未有較為統一、成熟的技術路線,生產工藝的不確定性導致產線建設的不確定性,批量化生產成本高;
固態(tài)電解質替代傳統液態(tài)電解質,電導率低,倍率性能差,高溫下使用性能較為優(yōu)異;
內阻大,輸出能量密度較難提高,難以達到其理論水平;
金屬鋰作為負極,在反復充放電的過程中,負極會生長枝晶,易引發(fā)短路;
【GGII快評】
雖然說固態(tài)電池理論能量密度高,但是由于其電導率低,目前產業(yè)化的固態(tài)電池實際輸出能量密度仍然較低,如法國BatScap目前批量應用的固態(tài)電池能量密度僅為100Wh/kg,遠低于其理論水平。
要實現固態(tài)電池產業(yè)化,需要從以下幾個方面入手:1)確定一種或幾種成熟的生產工藝,提高規(guī)?;档褪褂贸杀?;2)形成標準化的產品,提高生產效率及良品率;3)尋找合適的材料體系,解決輸出能量密度低和鋰枝晶問題。
GGII認為,雖然固態(tài)電池技術早已誕生,但要實現產業(yè)化并替代傳統的鋰離子電池仍需要較長過程,未來5-10年內鋰離子電池仍將是主流路線。