全固態(tài)鋰電池有幾個(gè)潛在的技術(shù)優(yōu)勢(shì)你知道嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-24 08:13
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1安全性高。沒(méi)有有機(jī)溶劑作為電解質(zhì)引發(fā)電解液燃燒問(wèn)題。
2 能量密度高。固態(tài)電解質(zhì)解決了電解液泄漏問(wèn)題，體積比能量高。
3 正極材料選擇的范圍寬。因?yàn)樨?fù)極是鋰金屬，正極不含鋰都可以，電解質(zhì)的電壓窗口會(huì)更寬，比能量也可以提高。
4 系統(tǒng)比能量高。由于電解質(zhì)無(wú)流動(dòng)性，可以方便地通過(guò)內(nèi)串聯(lián)組成高電壓?jiǎn)误w，利于電池系統(tǒng)成組效率和能量密度的提高。
全固態(tài)鋰電池存在的問(wèn)題：
1固態(tài)電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率偏低。現(xiàn)在有三種固態(tài)電解質(zhì)，分別是聚合物、氧化物、硫化物。聚合物電解質(zhì)電池要加熱到60度，離子電導(dǎo)率才上來(lái)，電池才能正常工作。我們目前要突破的是硫化物的固態(tài)電解質(zhì)。
2 固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差。液體跟固體結(jié)合很容易滲透進(jìn)去。但是固體和固體接觸性和穩(wěn)定性就不是太好了，。硫化物電解質(zhì)雖然鋰離子導(dǎo)電率已經(jīng)提高了，但仍然存在界面接觸性和穩(wěn)定性問(wèn)題。
3 金屬鋰的可充性問(wèn)題。在固態(tài)電解質(zhì)中，鋰表面同樣存在粉化和枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題。其循環(huán)性，甚至安全性等還需要研究。
4 制造成本偏高。
基于上述問(wèn)題，真正意義上的全固態(tài)金屬鋰電池技術(shù)，現(xiàn)在仍然存在技術(shù)不確定性，是不成熟的?，F(xiàn)存或者有突破的，有性能優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)化前景的，主要是固態(tài)鋰離子電池。
固態(tài)鋰離子電池跟全固態(tài)鋰電池有什么區(qū)別呢?
固態(tài)電池，不一定是全都是固態(tài)電解質(zhì)，是液態(tài)跟固態(tài)混合的，看混合的比是多大。真正的固態(tài)鋰離子電池，其電解質(zhì)是固態(tài)，但在電芯中有少量的液態(tài)電解質(zhì);
所謂半固態(tài)電池，就是固態(tài)電解質(zhì)、液態(tài)電解質(zhì)各占一半，或者說(shuō)電芯的一半是固態(tài)的、一半是液態(tài)的。據(jù)此還有準(zhǔn)固態(tài)電池，就是主要為固態(tài)、少量是液態(tài)。
現(xiàn)在固態(tài)鋰電池持續(xù)升溫，美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)、我國(guó)，都在投入。
其中美國(guó)以小公司，創(chuàng)業(yè)型公司為主，立足于顛覆性技術(shù)。美國(guó)有兩家初創(chuàng)公司成績(jī)不俗，一個(gè)是S-akit3，續(xù)駛里程能到500公里，一個(gè)Solid—State，還有一家公司被寶馬等幾家大公司投資了。
日本基本上是固態(tài)鋰離子電池，最著名的豐田。豐田固態(tài)鋰離子電池將在2022年實(shí)現(xiàn)商品化。豐田固態(tài)鋰離子電池的負(fù)極是石墨類，硫化物電解質(zhì)，高電壓正極，單體電池容量15安時(shí)，電壓是十幾V的那種，2022年實(shí)現(xiàn)商品化。
韓國(guó)是石墨類負(fù)極，不是金屬鋰負(fù)極。
中、日、韓的情況是類似的，因?yàn)槲覀儑?guó)內(nèi)已經(jīng)有了上規(guī)模的鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈，所以要延續(xù)固有的技術(shù)路線，不要推倒重來(lái)，為技術(shù)創(chuàng)新而浪費(fèi)資源。
與續(xù)駛里程相比，電耗更須關(guān)注
根據(jù)上面的進(jìn)展分析，以歐陽(yáng)明高為代表的專家組對(duì)技術(shù)電池技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)判斷做了一次優(yōu)化迭代具體如下，供行業(yè)參考。
2020年，比能量300瓦時(shí)/公斤、比功率1000瓦時(shí)/公斤，循環(huán)1000次以上，成本0.8元/瓦時(shí)以內(nèi)，所對(duì)應(yīng)的材料是高鎳三元。我們國(guó)內(nèi)現(xiàn)在正在從鎳：鈷：錳比例3：3：3轉(zhuǎn)向6：2：2，就是高鎳，鎳變成6，再轉(zhuǎn)變到8：1：1，鎳變成8，鈷進(jìn)一步降到1，甚至鈷進(jìn)一步降到0.5。負(fù)極要從碳負(fù)極向硅碳負(fù)極轉(zhuǎn)型。這是我們當(dāng)前的技術(shù)變革。
到2025年，正極材料方面進(jìn)一步提升性能，包括富鋰錳基材料和其他材料。我們2020~2025年，從300瓦時(shí)/公斤—400瓦時(shí)/公斤，每瓦時(shí)成本從0.6元到0.8元。對(duì)應(yīng)的純電動(dòng)轎車合理里程約為300—400公里。
到2030年，專家們希望在電解質(zhì)方面取得突破，同時(shí)固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，電池單體比能量有望沖擊500瓦時(shí)/公斤。2030年，常規(guī)的性價(jià)比車型應(yīng)該可以達(dá)到500公里以上。
所有這些，都需要其它技術(shù)的配合。因此，歐陽(yáng)明高教授表示，他目前關(guān)注的已經(jīng)不是行駛里程，而是電動(dòng)車的電耗問(wèn)題，這也是當(dāng)前整車集成技術(shù)的核心問(wèn)題。
