因為在能量密度、安全性、成本等方面均優(yōu)于鋰
電池,固態(tài)
電池被認為是液態(tài)電池的下一代技術(shù),吸引著各方爭相投資。不過,當前液態(tài)鋰離子電池是全球車用動力電池首選,固態(tài)電池要想做到完全量產(chǎn),還需要克服很多難題。
固態(tài)電池成為車企追捧對象
近日,據(jù)海外媒體報道,現(xiàn)代汽車正在加速推進固態(tài)電池的研發(fā)工作,并計劃在2025年試生產(chǎn)配備固態(tài)電池的
電動車,2027年部分批量生產(chǎn),在2030年左右實現(xiàn)全面批量生產(chǎn)。目前正在與三星SDI、SKI和LG新能源在內(nèi)的電池企業(yè)進行合作,以推進固態(tài)電池的開發(fā)和量產(chǎn)工作。
據(jù)悉,現(xiàn)代汽車將在2023年用能量密度接近700Wh/L的第四代電池代替目前600Wh/L的第三代電池,并推出第五代鋰離子電池。
寶馬也將在2030年之前推出全新的固態(tài)電池技術(shù),并在2025年之前亮相相關(guān)車型。寶馬方面表示,其開發(fā)的固態(tài)電池技術(shù)可將電池能量密度提高約50%。
此外,本田本年度將開始全固態(tài)電池生產(chǎn)技術(shù)驗證,并力爭應(yīng)用到2020年代后期的車型上;大眾汽車投資的QuantumScape預(yù)計最早將在2024年為大眾電動汽車生產(chǎn)固態(tài)電池;豐田汽車計劃在2025年與松下合作推出一款使用固態(tài)電池的限量發(fā)售的電動汽車;法國Bollore公司目前針對商用車研發(fā)了固態(tài)電池,其也有計劃在2026年推出乘用車版本;美國固態(tài)電池公司Solid Power的目標是設(shè)計一種可以在目前鋰離子電池相同的生產(chǎn)線上生產(chǎn)的固態(tài)電池。
國內(nèi)方面,今年1月,蔚來發(fā)布了150kWh電池包,可實現(xiàn)360Wh/kg的能量密度,并定于2022年第四季度對外交付;長城汽車旗下的蜂巢能源聯(lián)手中科院建設(shè)固態(tài)電池技術(shù)研究中心,計劃2025年在量產(chǎn)車上應(yīng)用能量密度達350-500Wh/kg的固態(tài)電池;輝能科技鋰金屬固態(tài)電池的原型電池質(zhì)量能量密度達到383Wh/kg,預(yù)計在2023年進行試產(chǎn),2024年量產(chǎn);贛鋒鋰業(yè)近日宣布擬投資22億元建設(shè)高比能固態(tài)電池超薄鋰負極材料項目;國軒高科將在2022年開始進行固態(tài)電池技術(shù)的迭代升級,生產(chǎn)高安全固態(tài)電池,2025年后生產(chǎn)出能量密度超過800Wh/L、超過400Wh/kg、循環(huán)800次的全固態(tài)電池;寧德時代的全固態(tài)電池還在開發(fā)中,預(yù)計2030年后實現(xiàn)商品化。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,全球已有40多家固態(tài)電池生產(chǎn)商,其中,布局較早的臺灣輝能、江蘇清陶、北京衛(wèi)藍、無錫海特等企業(yè)已接近產(chǎn)業(yè)化,已建成至少中試規(guī)模實驗線,并有產(chǎn)品應(yīng)用于無人機,開始商用。
半固態(tài)電池或?qū)⒏炻涞?/strong>
固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)代替隔膜和電解液,所以其最大的優(yōu)點是能量密度高,全固態(tài)鋰離子電池的能量密度最高潛力達900Wh/kg。同時,因為沒有電解液,固態(tài)電池被穿刺后,不易起火和爆炸,因此更加安全。不過受當前技術(shù)水平的限制,距離固態(tài)電池規(guī);慨a(chǎn)預(yù)計還需要5-10年時間。
從技術(shù)上看,固態(tài)電池的技術(shù)路徑是 “液態(tài)-半固態(tài)-準固態(tài)-全固態(tài)”,目前,業(yè)內(nèi)將半固態(tài)和全固態(tài)電池一并統(tǒng)稱為固態(tài)電池,而半固態(tài)電池電芯內(nèi)仍存在5-15%的電解液。
在近日召開的第二屆下一代電池技術(shù)與市場應(yīng)用研討會上,衛(wèi)藍新能源副總經(jīng)理向晉指出,固液混合的半固態(tài)電池是當前市場的理想選擇。向晉認為,半固態(tài)電池有望在5年內(nèi)實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。
半固態(tài)電池之所以能夠更容易落地,除了同時具備液態(tài)電池和全固態(tài)電池的性能優(yōu)勢外,還可以兼容當前工藝、材料、設(shè)備等。衛(wèi)藍新能源去年就已實現(xiàn)半固態(tài)電池量產(chǎn)和批量銷售。
在浙江鋒鋰新能源總經(jīng)理許曉雄看來,固液混合的半固態(tài)電池可能是動力電池領(lǐng)域的終級路線。半固態(tài)電池每一項指標不能達到完美,但有均衡綜合優(yōu)勢。
中國電池產(chǎn)業(yè)研究院院長吳輝也表示,液態(tài)鋰離子電池能效和經(jīng)濟性已達到最佳狀態(tài),盡管仍存在能量密度與安全性等方面的問題,但在市場應(yīng)用方面,液態(tài)電池?zé)o疑是最具經(jīng)濟性的選擇。
固態(tài)電池遭遇成長的煩惱
在固態(tài)電池的發(fā)展過程中,還存在許多成長過程中需要面對的問題,一些瓶頸還有待解決。這些難題包括固態(tài)電解質(zhì)材料的鋰離子電導(dǎo)率偏低、金屬鋰反復(fù)充放電的循環(huán)性問題、電解質(zhì)可塑性差等。
“固態(tài)電池量產(chǎn)受制于諸多因素,包括材料能否批量供應(yīng)、成本控制能否達到客戶接受水平等。”向晉說到。
深圳新宙邦科技董事長覃九三坦言:“對電池能量密度要求特別高的部分領(lǐng)域會有固態(tài)電池的發(fā)展空間,但即便固態(tài)電池推出來,早期也不會在某些方面形成優(yōu)勢,不同方案有不同特長。現(xiàn)在是動力電池技術(shù)百花齊放的時代,哪個技術(shù)率先突破都可能。”
總之,固態(tài)電池雖然安全,但其在成本、規(guī)模量產(chǎn)、產(chǎn)品性能等方面還沒能突破,甚至車載全固態(tài)電池不一定用得上,宣傳不要過度夸張。如何提高固態(tài)電池的能量密度、降低成本、更好地適應(yīng)市場需求才是業(yè)界最應(yīng)該考慮的問題。
據(jù)荷蘭市場分析公司FutureBridg預(yù)測,到2025年,固態(tài)電池的成本將與鋰離子電池相當?梢灶A(yù)見,在未來一段時間內(nèi),各方對于固態(tài)電池的布局仍將繼續(xù),行業(yè)競爭將更加激烈。
(責(zé)任編輯:子蕊)