固態(tài)鋰電池該朝什么方向發(fā)展?這里有四個(gè)方面可以了解一下!
我國(guó)對(duì)固態(tài)鋰電池的基礎(chǔ)研究起步較早,清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國(guó)電子科技集團(tuán)天津18所等高校和科研院所,以及贛鋒鋰業(yè)、比亞迪、萬(wàn)向123、寧德時(shí)代等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè),已在固態(tài)電池儲(chǔ)備研發(fā)方面取得積極進(jìn)展,但產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)成熟度較低、形成規(guī)模產(chǎn)能的企業(yè)有限、相關(guān)行業(yè)/團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)缺失、成本較高等問(wèn)題突出,導(dǎo)致固態(tài)鋰電池?zé)o法快速滲透進(jìn)電子產(chǎn)品、智能電網(wǎng)、新能源汽車等應(yīng)用領(lǐng)域??傮w上看,我國(guó)固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)仍處于推廣發(fā)展期,應(yīng)從以下四個(gè)方面著手,持續(xù)推動(dòng)固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
固態(tài)鋰電池是一種使用固體電極材料和固體電解質(zhì)材料,不含有任何液體的鋰電池。相比于傳統(tǒng)的鋰離子電池,固態(tài)鋰電池具有高安全性能、高能量密度、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、生產(chǎn)效率高等顯著優(yōu)勢(shì),是電動(dòng)汽車和規(guī)模化儲(chǔ)能理想的化學(xué)電源。為此,美、德、法等工業(yè)強(qiáng)國(guó)高度重視固態(tài)鋰電池的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,日本更是將固態(tài)電池研發(fā)提升到國(guó)家戰(zhàn)略高度,聯(lián)合豐田、本田、日產(chǎn)、松下、三井化學(xué)、三菱化學(xué)等國(guó)內(nèi)頂級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈力量,聚力推動(dòng)鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
首先,當(dāng)前鋰離子電池從單體層面完全杜絕熱失控是不太現(xiàn)實(shí)的,我們可以從電池系統(tǒng)的熱機(jī)電設(shè)計(jì)與控制設(shè)計(jì)來(lái)防止誘發(fā)和蔓延,即便單體出現(xiàn)熱失控也不會(huì)發(fā)生事故。
其次,從改善電池本身安全性出發(fā),要發(fā)展新型的固態(tài)電解質(zhì)電池。最近我們與日本專家討論,日本為應(yīng)對(duì)中國(guó)和韓國(guó)電池產(chǎn)業(yè)的崛起,舉全國(guó)之力研發(fā)下一代固態(tài)電池,每年政府經(jīng)費(fèi)達(dá)到50-100億日元。
美國(guó)和歐洲原有的電池產(chǎn)業(yè)是比較薄弱的,他們也在全力開(kāi)發(fā)新一代固態(tài)電池,以實(shí)現(xiàn)超越。中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)雖然暫時(shí)取得優(yōu)勢(shì),但國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)壓力巨大,需要全力追趕固態(tài)電池前沿技術(shù)。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)也有一些固態(tài)電池,但還不是全固態(tài)電池,全固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)化估計(jì)在2025-2030年(后以后)才會(huì)真正實(shí)現(xiàn),需要我們持續(xù)的努力。
根據(jù)國(guó)內(nèi)外的形勢(shì),“十三五”新能源汽車總體專家組提出了路線圖的展望??傮w看,電池正極發(fā)展方向是減鈷到無(wú)鈷,負(fù)極將是加硅,硅的含量將逐步提升,甚至是全硅。電解質(zhì)要減少有機(jī)溶劑,逐步提高鋰鹽的濃度,但是未來(lái)可能要開(kāi)發(fā)全固態(tài)電解質(zhì),但是全固態(tài)電解質(zhì)目前還有很多技術(shù)瓶頸需要克服,需要逐步開(kāi)展。
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高在日前召開(kāi)的中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇(2019)上表示,鋰離子電池具有成為動(dòng)力電池主流技術(shù)的潛質(zhì)和前景,但瓶頸是高比能量動(dòng)力電池的安全性,必須采取手段來(lái)預(yù)防安全性問(wèn)題。一是做好電池系統(tǒng)的熱機(jī)電設(shè)計(jì)與控制設(shè)計(jì),二是發(fā)展新型的固態(tài)電解質(zhì)電池。
以下為歐陽(yáng)明高有關(guān)動(dòng)力電池的具體發(fā)言內(nèi)容:
自2008年鋰離子動(dòng)力電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車已經(jīng)10年,實(shí)際裝車產(chǎn)品的能量密度提高了2.5倍,實(shí)現(xiàn)了蓄電池領(lǐng)域百年來(lái)革命性的突破。2020年我們的目標(biāo)是300瓦時(shí)/公斤,這是全球的共同目標(biāo),而中國(guó)也已經(jīng)完全做好了準(zhǔn)備。
從車用角度看,最重要的是體積能量密度而不是重量能量密度,鋰離子電池在這個(gè)方面是最具優(yōu)勢(shì)的,現(xiàn)在的鋰硫電池、鋰空氣電池,雖然理論重量能量密度比較高的,但體積能量密度目前還很難超越鋰離子電池。
在這個(gè)方面,我們認(rèn)為鋰電池具有成為動(dòng)力電池主流技術(shù)的潛質(zhì)和前景,但瓶頸是高比能量動(dòng)力電池的安全性。2018年出現(xiàn)了一些安全事故,這些事故車輛使用的電池基本上是在2016年左右生產(chǎn)的,大概是NCM523體系。隨著高鎳的應(yīng)用,電池的熱穩(wěn)定性將會(huì)變差,未來(lái)安全性風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更大,所以必須采取手段來(lái)預(yù)防安全性問(wèn)題。
















