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固态电池正向动力电池的下一个风口靠近

发布日期:2018-03-09   来源:网络   作者:阿伟   浏览次数:848

我们现在的生活、工作、科技等在很多方面对锂电池是越来越依赖,在手机、笔记本电脑、数码相机、电动工具等领域处于垄断或占主导地位。近二年,新能源汽车蓬勃发展,锂电池也随之向新能源汽车领域拓展,锂电池需求加速释放,年增速达20%以上。根据相关预测,到2020年我国新能源汽车市场规模将超过4000亿元,而与之相关的动力电池市场规模将达到2000亿元。
目前新能源汽车的动力电池以磷酸铁锂电池和三元锂电池为主流,但新能源汽车产业发展的主要矛盾就如手机锂电池一样,将集中在人们对续航里程日益增长的美好向往与动力电池能量密度增长缓慢之间的矛盾。现有体系锂电池的能量密度基本上很难突破300Wh/kg,其中磷酸铁锂电池单体能量密度很难超过140Wh/kg,规模化的三元锂电池单体能量密度最大到220Wh/kg(实验室里的上限是300Wh/kg)。除了能量密度的上升瓶颈外,动力锂电池还存再易起火、爆炸等安全问题。
2017年全球电池领域最热的一个技术名词当属固态电池,作为下一代锂电池技术的固态电池具有安全性能好、能量密度高和循环寿命长等优点,成为人们对新能源汽车梦寐以求的行驶里程长、安全性高、充电时间短的理想对象。固态电池虽然看似比较理想,但却还存在着许多难以攻克的技术难题,距离其大规模量产也还需要一段时间。
 
锂电池,根据电解质的不同可以分为:液态锂电池、混合固液锂电池和全固态锂电池三大类;根据负极的不同可以分为:负极为金属锂的金属锂电池和负极不含金属锂的锂离子电池;
按照电解液的形态划分,固态电池分为全固态和准固态(介于固态和液态之间的妥协路线);根据电解液的材质不同,全固态又有着氧化物、硫化物和聚合物之分。那么,以上所说的下一代锂电池最高技术的准确叫法应为全固态锂电池。
 
下面按电解液材质分类介绍固态电池研发的技术代表:
 
1、硫化物固态电解质
 
2010年,丰田正式推出硫化物固态电池,到2014年,其实验室中的固态电池的能量密度已经达到400Wh/kg。丰田不仅获得了固体电解质材料、固态电池的制造技术等方面的专利,甚至还研发了一整套的正极材料和硫化物固体电解质材料回收的技术路线和回收工序,据称丰田将于2020年可以实现固态电池商业化。
 
2、聚合物固态电解质
 
法国的望族Bolloré(博洛雷)家族掌控之下的子公司BatScap是世界公认的在固态电池领域有着深度布局的代表,只是和丰田不同,BatScap选择全固态中的聚合物技术路线。
 
3、氧化物固态电解质
 
美国Sakti3是业内公认的可以和日本的丰田与欧洲的Bolloré并列的技术成熟度较高、技术沉淀较深的固态电池研发三巨头之一,同时也是固态电池第三条技术路线——全固态中的氧化物电解质材料路线的践行者。
 
氧化物技术路线,是三者里面难度最大的。Sakti3号称开发出了能量密度达到1000 Wh/kg的固态电池,并称未来实现商业化量产之后,成本只有当前锂电池的20%,可以把搭载其电池的电动汽车成本控制在2.5万美元。
 
现在固态电池持续升温,美国、欧洲、日本、韩国和中国都在投入。目前固态电池技术仍然还是不成熟的,还存在一定的不确定性。现在展现出的、有突破的、有性能优势的和有产业化前景的,现阶段主要是固态锂离子电池。总体看固态电池发展的路径,电解质从液态、半固态、固液混合到固态,最后到全固态。
 
综上,虽然固态电池的商业化道路一定距离,但其离动力电池的下一个风口正逐渐靠近,我们拭目以待!

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