研制固態(tài)電解質才能贏得了未來鋰電池競爭的比賽嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-28 23:05
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固態(tài)電解質
3.3.1技術原理、優(yōu)缺點
固態(tài)電池，是一種應用固體電極和電解質的電池。目前包括全固體鋰電池、鋰空氣電池等（金屬鋰與氧進行可逆反應）。全固態(tài)鋰電池是鋰電池的一種創(chuàng)新體系。一是電芯中業(yè)態(tài)電解質含量逐漸下降，固液混合電解質逐步替代液態(tài)電解質，并最終發(fā)展成為全固態(tài)電解質。電解質主要包括兩大類，一類是有機聚合物固態(tài)電解質，一類是無機聚合物固態(tài)電解質。其中的固態(tài)電解質不同于傳統(tǒng)的鋰電池業(yè)態(tài)電解質，具有高離子電導率、高離子遷移數(shù)、機械性能好、熱穩(wěn)定性好，具有良好的兼容性。
固體電解質相比液態(tài)電解質穩(wěn)定性好，電極材料不會溶解。更多較高電化學穩(wěn)定性的固體材料電解質正在研究，未來正負極材料正朝著更高電壓、更大電流容量密度方向發(fā)展。但與此同時，固態(tài)電池的產業(yè)化發(fā)展存在成本較高，阻抗和電導率導致充電倍率偏低，以及電極與電解質界面阻抗過大等缺點。
3.3.2研發(fā)及產業(yè)化、主要研發(fā)企業(yè)
國際方面，豐田在固態(tài)電池領域具有較長的研究歷史，其鋰硫體系電池已在美國成功申請專利，該體系最大特點在于良好的熱穩(wěn)定性和安全性，成為最具產業(yè)化發(fā)展的技術路線。SolidPower公司則采用鋰金屬作為負極技術路線，研發(fā)更高能量密度的產品，并于寶馬公司開展產業(yè)化合作。此為，三星SDI、現(xiàn)代集團、日立集團、法國Bolloré、美國Sakti3等公司也在固態(tài)電池自主研發(fā)方面取得進展，力求早日實現(xiàn)產業(yè)化。
國內方面，中科院寧波所以鋰金屬負極和鋰硫體系為方向，研究不同電解質體系的高安全性、高倍率性固態(tài)電池。中科院青島能源與過程研究所提出離子導電聚合物體系，該體系由高分子聚合物和鋰鹽構成，該體系對結構的力學強度有明顯提升。此外，寧德時代、中電力神、贛鋒鋰業(yè)、國能電池等國內企業(yè)已開展400Wh/kg以上高能量密度固態(tài)電池研發(fā)和制造工藝研究，固態(tài)電池替代當前鋰電池的產業(yè)化進展逐漸加快。
4結論
本文從產業(yè)、市場、技術等方面詳細分析了我國鋰離子動力電池產業(yè)化的發(fā)展現(xiàn)狀，并從產業(yè)和技術角度分析了我國動力電池產業(yè)化的發(fā)展趨勢，探討了我國動力電池在產業(yè)結構、發(fā)展質量、技術研發(fā)、國際發(fā)展等方面情況，最后指出我國鋰離子動力電池產業(yè)化發(fā)展的路徑。我國動力電池市場需求巨大，但行業(yè)競爭日益激烈，行業(yè)洗牌和整合正在進行，市場將進一步向優(yōu)勢企業(yè)集中。在產業(yè)化發(fā)展的過程中，動力電池產業(yè)主體必須將產品性能和安全性放到首位，不斷加強新材料體系動力電池研發(fā)和制造工藝創(chuàng)新能力建設，只有擁有足夠產品研發(fā)實力及規(guī)模化生產能力、把握產業(yè)化發(fā)展方向的主體才能在未來競爭中立于不敗之地。
3.3.1技術原理、優(yōu)缺點
固態(tài)電池，是一種應用固體電極和電解質的電池。目前包括全固體鋰電池、鋰空氣電池等（金屬鋰與氧進行可逆反應）。全固態(tài)鋰電池是鋰電池的一種創(chuàng)新體系。一是電芯中業(yè)態(tài)電解質含量逐漸下降，固液混合電解質逐步替代液態(tài)電解質，并最終發(fā)展成為全固態(tài)電解質。電解質主要包括兩大類，一類是有機聚合物固態(tài)電解質，一類是無機聚合物固態(tài)電解質。其中的固態(tài)電解質不同于傳統(tǒng)的鋰電池業(yè)態(tài)電解質，具有高離子電導率、高離子遷移數(shù)、機械性能好、熱穩(wěn)定性好，具有良好的兼容性。
固體電解質相比液態(tài)電解質穩(wěn)定性好，電極材料不會溶解。更多較高電化學穩(wěn)定性的固體材料電解質正在研究，未來正負極材料正朝著更高電壓、更大電流容量密度方向發(fā)展。但與此同時，固態(tài)電池的產業(yè)化發(fā)展存在成本較高，阻抗和電導率導致充電倍率偏低，以及電極與電解質界面阻抗過大等缺點。
3.3.2研發(fā)及產業(yè)化、主要研發(fā)企業(yè)
國際方面，豐田在固態(tài)電池領域具有較長的研究歷史，其鋰硫體系電池已在美國成功申請專利，該體系最大特點在于良好的熱穩(wěn)定性和安全性，成為最具產業(yè)化發(fā)展的技術路線。SolidPower公司則采用鋰金屬作為負極技術路線，研發(fā)更高能量密度的產品，并于寶馬公司開展產業(yè)化合作。此為，三星SDI、現(xiàn)代集團、日立集團、法國Bolloré、美國Sakti3等公司也在固態(tài)電池自主研發(fā)方面取得進展，力求早日實現(xiàn)產業(yè)化。
國內方面，中科院寧波所以鋰金屬負極和鋰硫體系為方向，研究不同電解質體系的高安全性、高倍率性固態(tài)電池。中科院青島能源與過程研究所提出離子導電聚合物體系，該體系由高分子聚合物和鋰鹽構成，該體系對結構的力學強度有明顯提升。此外，寧德時代、中電力神、贛鋒鋰業(yè)、國能電池等國內企業(yè)已開展400Wh/kg以上高能量密度固態(tài)電池研發(fā)和制造工藝研究，固態(tài)電池替代當前鋰電池的產業(yè)化進展逐漸加快。
4結論
本文從產業(yè)、市場、技術等方面詳細分析了我國鋰離子動力電池產業(yè)化的發(fā)展現(xiàn)狀，并從產業(yè)和技術角度分析了我國動力電池產業(yè)化的發(fā)展趨勢，探討了我國動力電池在產業(yè)結構、發(fā)展質量、技術研發(fā)、國際發(fā)展等方面情況，最后指出我國鋰離子動力電池產業(yè)化發(fā)展的路徑。我國動力電池市場需求巨大，但行業(yè)競爭日益激烈，行業(yè)洗牌和整合正在進行，市場將進一步向優(yōu)勢企業(yè)集中。在產業(yè)化發(fā)展的過程中，動力電池產業(yè)主體必須將產品性能和安全性放到首位，不斷加強新材料體系動力電池研發(fā)和制造工藝創(chuàng)新能力建設，只有擁有足夠產品研發(fā)實力及規(guī)模化生產能力、把握產業(yè)化發(fā)展方向的主體才能在未來競爭中立于不敗之地。
