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固态电池大战在即 谁会笑到最后

中国储能网讯:近日,大众集团发布第二季度财报时,大众集团首席执行官赫伯特·迪斯表示,大众计划自主生产固态电池,可能从2024年或2025年开始批量生产。迪斯称,长期来看大众一定不能只依赖于几家亚洲制造,若条件合适固态电池工厂可能会建在德国。

顾名思义,固态电池含有固态电极和固态电解质,不同于现有液态形式的电池。按照国家《节能与新能源汽车技术路线图》,到2025年,纯电动汽车动力电池的能量密度目标为400Wh/kg,2030年目标为500Wh/kg。就目前广泛采用的三元电池来说,现阶段存在的技术瓶颈使其很难达到上述目标。

“想要达到2020年及以后的动力电池能量密度发展要求,实现能量密度大于500Wh/kg的目标,现有的液体电解质电池体系恐怕无能为力。作为下一代面向500Wh/kg的电池技术路线,固态电池体系的研发已成为刚需。新能源汽车产业中长期发展需要新的技术储备,固态锂电池则有望成为下一代车用动力电池主导技术路线,它不只是未来二次电池的重要发展方向,也是当前的重要任务。”中国科学院物理研究所研究员陈立泉近日表示。

那问题来了,固态电池和三元电池相比,究竟有何优势呢?首先在能量密度方面,目前三元等锂电池所使用的有机电解质电化学窗口有限,难以兼容金属锂负极和新研发的高电势正极材料,但是固态电解质比有机电解液普遍具有更宽的电化学窗口,有利于进一步提升电池的能量密度。其次是体积方面,由于电解液被固态电解质取代,因此在相同的能量密度下,固态电池的体积会更小。同样的电量,固态电池体积将变得更小。在能量密度保持不变的情况下,带电量相同的固态电池和液态电解质电池相比,固态电池的质量和体积将更小。不仅如此,固态电池中由于没有电解液,封存变得更加容易,在汽车等大型设备上使用时,也不需要再额外增加冷却管、电子控件等,在节约成本的同时还减轻自身重量。在使用固态电解质后,石墨负极可用金属锂替代,使整个电池重量明显减轻。

从各国在固态电池方面的布局来看,丰田技术较为领先,其2010年就推出硫化物固态电池,2014年该电池实验原型能量密度达到400Wh/kg。截止到2017年2月,丰田固态电池相关专利数量达到30件,远远高于其它企业。据丰田高管透露,丰田将在2020年实现硫化物固态电池的产业化。此外,三星也取得了一定成果,利用硫化物类固体电解质试制出2000mAh、175Wh/kg的压层型全固态二次电池。

国内企业CATL在硫化物固态电池方面也比较成熟,目前正加速开发EV用硫化物全固态锂金属电池。另外,值得注意的赣锋锂业在近期完成了第一代固态电池研发中试线项目,其样品已经通过中汽研汽车检验中心的检测,并且该项目在国内无成功实践先例,属于国际领先的技术突破,预计在2019年实现量产。

相比于三元电池,固态电池拥有这么多的优势,为何迟迟无法实现量产?固态电池的关键是固态电解质材料,导致现阶段固态电池难以发展的最主要原因也正是电解质材料未能获得突破。现有的无机固体电解质和高分子聚合物电解质材料,还没有任何一种既有高离子电导率和机械强度,又有良好的加工性能。

面对固态电池发展过程中的阻力,中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙提出了自己的看法:“目前最基础的问题仍然没有在科研层面得到解决,即固体与固体之间的接触界面高电阻问题。”

电池中国网看来,动力电池的技术难题一直都是制约新能源汽车发展的瓶颈所在,固态电池难以突破的瓶颈也是在技术。在动力电池产业竞争如此激烈的今天,真正能笑到最后的往往是那些掌握核心技术的企业。固态电池是未来重要的技术发展方向,已经是业内的共识,中国企业能否在下一场“硬仗”中取得胜利,还有待业界同仁的共同努力。

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