鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:821次 | 2019年02月19日
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化有多遠(yuǎn)?
雖然固態(tài)電池技術(shù)早已誕生,但要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并替代傳統(tǒng)的鋰離子電池仍需要較長過程,未來5-10年內(nèi)鋰離子電池仍將是主流路線。要實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,技術(shù)突破很關(guān)鍵,而且材料、工藝、設(shè)備都需要相應(yīng)提升。
在電動汽車領(lǐng)域,如何通過持續(xù)提升動力電池的能量密度來提高單次充電續(xù)航里程,已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界所共同面臨的問題和挑戰(zhàn)之一。
按照《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》,2020年的純電動汽車動力電池的能量密度目標(biāo)為350wh/kg,2025年目標(biāo)為400wh/kg,2030年目標(biāo)為500wh/kg。
業(yè)內(nèi)指出,2020年能量密度可以通過對現(xiàn)有材料體系的潛力挖掘?qū)崿F(xiàn)(即高鎳三元+硅碳負(fù)極),2020年后需要通過材料和電池體系的升級來完成。
“如果能量密度進(jìn)一步提高,一定從現(xiàn)在開始就要考慮固態(tài)鋰電池。”中國工程院陳立泉院士看來,電動汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展需要進(jìn)行技術(shù)儲備,而固態(tài)電池有望成為我國下一代車用動力電池主導(dǎo)技術(shù)路線?!鞍l(fā)展固態(tài)電池,刻不容緩”。
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%
除了可以達(dá)到更高的能量密度這一優(yōu)勢以外,固態(tài)電池還具有更安全、循環(huán)性更好、成本更低等優(yōu)點(diǎn),這主要是因?yàn)楣虘B(tài)電池可能具備以下十大性質(zhì):有望抑制鋰枝晶,不易燃燒、不易爆炸,無持續(xù)界面反應(yīng),無電解液泄露、干涸問題,高溫性能更好,無脹氣,原材料純度要求降低,正極選擇面寬,非活性物質(zhì)體積量減少,電芯內(nèi)部可串聯(lián)。
目前,日韓、美國、歐洲等多個國家都已經(jīng)開始布局固態(tài)電池,但基本都處于小容量樣品電芯階段。在我國也已經(jīng)有中科院物理所、中科院化學(xué)所、大連化物所、寧德時代、天津力神、中航鋰電等十余家研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)對固態(tài)電池展開研究。國內(nèi)外主流的技術(shù)方向有聚合物固態(tài)電池、薄膜固態(tài)電池、硫化物電解質(zhì)基固態(tài)電池等。
雖然固態(tài)電池在多方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,但同時也有一些需要解決的問題:固體電解質(zhì)材料導(dǎo)電率低、內(nèi)阻較大;固態(tài)電解質(zhì)、電極間界面阻抗大,界面相容性較差,界面鋰離子電導(dǎo)率較低,固態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中體積膨脹和收縮,導(dǎo)致界面容易分離;有待設(shè)計(jì)和構(gòu)建與固態(tài)電解質(zhì)相匹配的電極,研究和開發(fā)出適合于固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池體系;制備工藝復(fù)雜、成本較高等。
雖然說固態(tài)電池理論能量密度高,但是由于其電導(dǎo)率低,目前產(chǎn)業(yè)化的固態(tài)電池實(shí)際輸出能量密度仍然較低,如法國BatScap目前批量應(yīng)用的固態(tài)電池能量密度僅為100Wh/kg,遠(yuǎn)低于其理論水平。
要實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化,需要從以下幾個方面入手:?確定一種或幾種成熟的生產(chǎn)工藝,提高規(guī)?;?yīng),降低使用成本;?形成標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品,提高生產(chǎn)效率及良品率;?尋找合適的材料體系,解決輸出能量密度低和鋰枝晶問題。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
GGII認(rèn)為,雖然固態(tài)電池技術(shù)早已誕生,但要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并替代傳統(tǒng)的鋰離子電池仍需要較長過程,未來5-10年內(nèi)鋰離子電池仍將是主流路線。要實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,技術(shù)突破很關(guān)鍵,而且材料、工藝、設(shè)備都需要相應(yīng)提升。