評(píng)估量產(chǎn)全固態(tài)電池的挑戰(zhàn)和要求，提出生產(chǎn)鏈解決方案
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-27 09:52
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汽車氪獲悉，德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)( TUM )與烏爾姆大學(xué)亥姆霍茲研究所( HIU )的研究人員評(píng)估了全固態(tài)鋰離子和鋰金屬電池大規(guī)模生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)和要求。他們向研究機(jī)構(gòu)、材料供應(yīng)商和汽車制造商的專家報(bào)告了其研究成果，此論文發(fā)表在Journal of Power Sources上。
為了縮小材料研究和工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)之間的差距，該團(tuán)隊(duì)提出了硫化物和氧化物基全固態(tài)電池( ASSB )從電極制造到電池組裝和質(zhì)量控制的生產(chǎn)鏈解決方案。研究人員將硫化物基全固態(tài)電池和常規(guī)鋰離子電池的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了詳細(xì)比較，并且表明，雖然復(fù)合電極制造工藝可通過(guò)一些技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，但固體電解質(zhì)隔離層的制造和鋰金屬陽(yáng)極的集成將需要全新的工藝。
盡管目前在消費(fèi)電子、工業(yè)和汽車應(yīng)用中普遍存在，但常規(guī)鋰離子電池存在許多問(wèn)題，包括原材料可用性、安全問(wèn)題以及有限的儲(chǔ)能容量。研究人員Schnell表示：“為了滿足2025年對(duì)汽車應(yīng)用的需求，將需要800 Wh/l的能量密度和超過(guò)300 Wh/kg比能量的電池。”
常規(guī)鋰離子電池由兩個(gè)電極、隔板及主要由非質(zhì)子有機(jī)溶劑和導(dǎo)電鹽組成的液體電解質(zhì)構(gòu)建。
研究人員表示，目前鋰離子電池面臨的許多問(wèn)題可以追溯到這種液體電解質(zhì)。溶劑的易燃性導(dǎo)致電池的安全問(wèn)題和副反應(yīng)，導(dǎo)電鹽導(dǎo)致電池容量的衰減和老化。在電池生產(chǎn)過(guò)程中，電解液填充和潤(rùn)濕過(guò)程以及廣泛的成型過(guò)程導(dǎo)致成本提升。
相比之下，由于缺乏易燃成分，全固態(tài)電池本質(zhì)上更安全，并且能夠顯著提高能量密度。全固態(tài)電池采用固體電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)，該固體電解質(zhì)既可用作電絕緣體又用作離子導(dǎo)體。固體物理屏障（solid physical barrier）還能夠通過(guò)防止枝晶的形成而使用鋰金屬作為陽(yáng)極材料。因此，與常規(guī)石墨電池相比，其體積能量密度可增加高達(dá)70 %。此外，固體電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性可以促進(jìn)高容量(如硫)或高電壓陰極材料的使用。
，研究表明，盡管需要在材料層面上進(jìn)行不斷改進(jìn)和開發(fā)，以應(yīng)對(duì)電池界面穩(wěn)定性和導(dǎo)電性受限等挑戰(zhàn)，但未來(lái)的研究必須更加注重材料和生產(chǎn)成本，以便能夠快速投入市場(chǎng)。
固態(tài)電池這個(gè)概念不知道大家有沒(méi)有聽說(shuō)過(guò)。它是電動(dòng)汽車使用的最理想電池，它的特點(diǎn)就是在電動(dòng)汽車發(fā)生交通事故時(shí)不會(huì)出現(xiàn)爆炸或起火的情況。而且這款電池的造價(jià)不是非常昂貴，一旦真的將它運(yùn)用到電動(dòng)汽車中，那么電動(dòng)汽車的價(jià)格將會(huì)和我們傳統(tǒng)汽車的價(jià)格差不多，是普通民眾可以接受的。
目前，本田汽車和日產(chǎn)汽車正在進(jìn)行電動(dòng)汽車全固態(tài)電池的開發(fā)工作。但是這倆家公司是否會(huì)聯(lián)手一起研發(fā)還不得而知。目前在日本，豐田汽車已與松下展開合作，著力于新型電動(dòng)汽車電池的研發(fā)工作。隨著現(xiàn)今全球?qū)ε欧疟O(jiān)管日趨嚴(yán)格，全球眾多的汽車廠商均已投入到新能源車、電動(dòng)車電池的研發(fā)生產(chǎn)當(dāng)中。而廠商聯(lián)合、共同研發(fā)的方式，更是減輕電池研發(fā)高額成本的合理方式。對(duì)此消息，本田回應(yīng)稱，目前正在評(píng)估研發(fā)全固態(tài)電池的可能性，具體的事項(xiàng)還沒(méi)有向外界公布。
日本在對(duì)于電動(dòng)汽車的研發(fā)上還是比較盡心盡力的，在智能科技這方面日本也擁有很高的水平和技術(shù)。如果真的能夠成功研發(fā)出這款電池，那對(duì)于整個(gè)智能汽車行業(yè)來(lái)說(shuō)是一件好事，很可能起到推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展的作用。
