你知道固態(tài)鋰電池應(yīng)用在什么地方嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-30 11:17
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幾乎現(xiàn)在電池能用的地方我們認(rèn)為都可以用，因?yàn)樗彩?a href="http://www.pdszhhs.com">鋰電池。從儲能的角度上來說，我們認(rèn)為應(yīng)該也是可以使用的。第三個(gè)新能源汽車這一塊，從第一代到第二代、到第三代，可能我們要做一些歸納總結(jié)，汽車上我們應(yīng)該也是可以使用的。刷是在歐洲這一塊已經(jīng)規(guī)?；瘧?yīng)用了，日本豐田也提出來了到2020年認(rèn)為固態(tài)電池是最有可能最新被用到汽車上的。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計(jì)來看，對于固態(tài)電池是前期的，我們希望有一個(gè)充分的基于全壽命周期的考慮。從標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)來說，我們也希望隨著相關(guān)工作的推進(jìn)同步推進(jìn)。從電池的換電模式來看的話，我們只是以一個(gè)初步的想法，如果我們的固態(tài)電池，我們的體積比能量做到800Wh/Kg以上，重量比能量做到50以上的話，我們認(rèn)為做成快換的模式是有可能的，做成標(biāo)準(zhǔn)化的快，比如一定的體積，做到一定的能量可以快速地進(jìn)行更換。同時(shí)我們希望這個(gè)是基于換電模式標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)，我們希望把固態(tài)電池既然在整車的底盤下面，這個(gè)空間是最安全的，我們希望固態(tài)電池和整車進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，把電芯做大，定向開發(fā)，現(xiàn)在拿了一個(gè)北汽的電池包做一個(gè)簡單的對比，這是C30車，現(xiàn)在的電池包厚度大概是150，后面的厚度大概是260，如果換成全固態(tài)電池，能量保持不變的話，我們認(rèn)為這個(gè)體積可以控制在50毫米，也就是說這是150，我們可以控制在50，這個(gè)對整車設(shè)計(jì)來說就會(huì)變得非常簡單。所以我們希望有沒有這種可能性，第一個(gè)是說我們在整車的底盤下面做一個(gè)固定的電池包，同時(shí)基于體積比能量和重量比能量的提高，做成換電的這種小的標(biāo)準(zhǔn)化的電池包這種可能性。
固態(tài)電池的部分。固態(tài)電池分為四類，第一個(gè)是去喝物固態(tài)電池，第二個(gè)是薄膜全固態(tài)電池，第三個(gè)是硫化物全固態(tài)鋰電池，第四個(gè)是氧化物全固態(tài)鋰電池。聚合物全固態(tài)鋰電池有量產(chǎn)的，聚合密度應(yīng)該在220、240，不超過260，正極用的是磷酸鐵鋰，固態(tài)電解質(zhì)用的是基于PEO的TFSI體系，這個(gè)電池目前有量產(chǎn)的，有運(yùn)營的，也有數(shù)據(jù)，但是它的缺點(diǎn)就是在60-85度工作，我知道的是有著火和爆炸的，在60-85度工作PEO是然的，基于內(nèi)部短路，鋰之間發(fā)生的可能性是存在的。第二個(gè)薄膜電池，薄膜電池目前我知道的，循環(huán)壽命可以做到非常長，一萬次以上，很容易，這個(gè)電池最大的缺點(diǎn)就是做不大，這個(gè)電池一般都是最大做到豪安時(shí)級別，可以做到可穿戴級別的電池。第三個(gè)是硫化物，主要集中在日本這一塊，他們在做這些工作，硫化物最大的優(yōu)點(diǎn)就是硫化物電解質(zhì)本體的離子電導(dǎo)率非常高，比液態(tài)電池電解液的離子電導(dǎo)率還要高一個(gè)數(shù)量級，但是硫化物對水非常敏感，如果基于硫化物的全固態(tài)電池一旦被別的電池或者被別的高溫的燒著了，它有可能會(huì)釋放硫化氫，臭雞蛋味的硫化氫，所以我們一直在評估、評價(jià)這個(gè)體系對于將來量產(chǎn)，基于將來的比如說對環(huán)境的影響以及回收、梯次利用會(huì)不會(huì)有一定的瓶頸。第四個(gè)就是氧化物，簡稱為陶瓷材料，這個(gè)材料好處很多，可以耐受高電壓，可以更安全，壞處也很多，阻抗會(huì)很大，所以總體看下來，基于大家在做研究開發(fā)的全固態(tài)電池沒有一個(gè)好的。
從電池材料的技術(shù)路徑來看，如果負(fù)極不含鋰，正極一定是含鋰的，如果負(fù)極含鋰了，我可選擇的余地就要大得多。所以只有安全性、能量密度、循環(huán)壽命、日歷壽命顯著提高，成本及功率特性接近于甚至于優(yōu)于液態(tài)鋰離子電池的時(shí)候，全固態(tài)電池技術(shù)才有競爭力。
從整個(gè)的產(chǎn)業(yè)鏈來看，包括原材料，包括電池材料，包括應(yīng)用，包括回收，整體的我們做了一個(gè)分析，原則上鋰離子電池加預(yù)鋰化或者金屬鋰的技術(shù)，我們可以做成混合固液或者全固態(tài)的電池，針對不同應(yīng)用的固態(tài)鋰電池的材料體系和技術(shù)體系選擇應(yīng)該有所不同。固態(tài)電池可以采用全新的模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括剛才的熱設(shè)計(jì)，目前材料體系、電芯、模組、智能制造技術(shù)尚未確定，到現(xiàn)在為止其實(shí)全固態(tài)電池到底采用哪一種材料體系，到底采用哪一種工藝技術(shù)路線還沒有定型。
這個(gè)里頭我簡單針對混合固液電解質(zhì)的電池，同時(shí)還有固液電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)的電池做了一個(gè)更全面的描述，就是混淆固液電解質(zhì)鋰電池技術(shù)挑戰(zhàn)分析。大家可以簡單地看一下，針對半固態(tài)的電解質(zhì)的話，一般來說，我們希望在今年的標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)里頭，我們也和王博士一起聯(lián)合做標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，如果我們是半固態(tài)電池，我們一定要有準(zhǔn)確的辦法，把里面的電解也含量到底有多少，一定要定量出來，到了電池里頭，大家都在說電解液的含量是20%、15%、10%還是5%，這個(gè)區(qū)別是很大的，沒有一個(gè)特別好的辦法來標(biāo)定，所以希望今年能把針對電解液的含量標(biāo)定作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)能夠首先提出來。
全固態(tài)電池里頭最難做的是什么?液態(tài)電池大家都知道電解液一注進(jìn)去之后，電解液就可以把正極、負(fù)極材料、隔膜材料整個(gè)浸透，所以我們認(rèn)為基本上相當(dāng)于活性材料和非活性材料是侵到了電解液里頭，可以認(rèn)為是點(diǎn)面接觸，但是對于全固態(tài)電池來說的話是點(diǎn)點(diǎn)接觸，所以界面電阻的解決方案是全固態(tài)電池最最關(guān)鍵的問題。這里面我們大概地列了兩個(gè)全固態(tài)電池的界面阻抗怎么解決的辦法。
簡單總結(jié)一下，鋰離子電池電導(dǎo)率、高耐氧化電位、兼顧力學(xué)與離子傳導(dǎo)特性、能夠在全壽命周期完全阻止鋰枝晶穿刺的聚合物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜尚未突破。第二，固態(tài)電解質(zhì)層與電極層界面電阻較大。第三，循環(huán)過程中固態(tài)電解質(zhì)相與電極內(nèi)顆粒接觸變差。第四鋰沉積位點(diǎn)及形貌不易控制。第五，純金屬鋰電極存在較大的體積變化。第六，高速高效率全固態(tài)電池的制造工藝和裝備尚不成熟。第七，全固態(tài)電池低溫特性尚需改善。第八，全壽命周期全固態(tài)鋰電池安全性與熱失控行為機(jī)理不清楚。所有以上的問題我們希望在三年內(nèi)找到解決方案，我們希望在五年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)小試，希望在八年之內(nèi)做到規(guī)?；膽?yīng)用，這是我們的遠(yuǎn)景。
