固態(tài)電池：固態(tài)電池多久可以商業(yè)化？其優(yōu)缺點(diǎn)是什么
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-25 18:33
點(diǎn)擊量：次
不少人將希望放在固態(tài)電池技術(shù)身上。這是電池內(nèi)部架構(gòu)的徹底改造，使用固體材料代替易燃液體來實(shí)現(xiàn)充電和放電。
如果能夠掌握，固態(tài)電池技術(shù)將加速內(nèi)燃機(jī)汽車的滅亡，并可將電動(dòng)汽車的充電時(shí)間從多達(dá)幾個(gè)小時(shí)削減至10分鐘左右。
“除了固態(tài)電池技術(shù)，我們看不到其他實(shí)現(xiàn)的方式，”福特汽車能源存儲(chǔ)戰(zhàn)略及研究總部負(fù)責(zé)人TedMiller：“我現(xiàn)在無法預(yù)測的是，誰將把它商業(yè)化。”
固態(tài)電池多久可以商業(yè)化？
商業(yè)化的賭注是巨大的，也足夠誘人。
隨著電動(dòng)汽車的大規(guī)模應(yīng)用，鋰離子電池呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)增長的趨勢。BloombergNEF的最新報(bào)告發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)公交車和乘用車在2017年的鋰離子電池需求量為44千兆瓦時(shí)，到2030年，預(yù)計(jì)需求量將超過每年1,500千兆瓦時(shí)。根據(jù)瑞銀集團(tuán)（UBSGroupAG）的數(shù)據(jù)，任何具有超過現(xiàn)有鋰離子技術(shù)的固態(tài)電池都可在電動(dòng)車電池的市場中占據(jù)優(yōu)勢。到2025年車載鋰電池市場規(guī)模將達(dá)到約840億美元，而現(xiàn)在約為230億美元。
當(dāng)前，性能最佳的固態(tài)電池僅足以支撐一座汽車橫穿富士山附近的豐田汽車停車場。
不少企業(yè)、高校已參與到固態(tài)電池的研發(fā)中，如戴姆勒、菲斯科、中國鋰電巨頭、法國石油公司道達(dá)爾以及麻省理工大學(xué)和斯坦福大學(xué)的衍生企業(yè)。菲斯科最早可能會(huì)在今年進(jìn)行車輛測試，而豐田和戴姆勒的時(shí)間表可延伸至2020年。
鋰離子電池技術(shù)在運(yùn)用于電動(dòng)汽車和能源儲(chǔ)存之前，已在移動(dòng)電話和個(gè)人電子產(chǎn)品上被使用了數(shù)十年。它使用液體電解質(zhì)供離子在陽極和陰極之間來回穿梭，以對電池充電或放電。顧名思義，固態(tài)電池用固體材料，如陶瓷、玻璃或聚合物，代替這種液體。
固態(tài)電池技術(shù)可以降低電池爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，減薄電芯，允許在汽車座椅下安裝體積更小的電池PACK。研究人員還希望將固體電解質(zhì)與鋰金屬陽極配對，以提高能量密度，使電動(dòng)汽車能夠長距離行駛。這可能有助于消除消費(fèi)者對中途電量耗盡的擔(dān)憂，從而提振電動(dòng)汽車的銷量。
要實(shí)現(xiàn)這一切，需要解決一系列難題。當(dāng)前的固態(tài)原型電池壽命對于車輛而言還太短，并且導(dǎo)電性差，成本不具競爭性，以及在充電或放電時(shí)會(huì)出現(xiàn)劇烈膨脹和材料收縮的情況。日本鋰離子電池技術(shù)與評(píng)估中心聯(lián)盟（LIBTEC）常務(wù)董事YasuoIshiguro直言，當(dāng)科學(xué)家解決一個(gè)問題時(shí)，通常會(huì)加劇另一個(gè)問題的產(chǎn)生。但問題并沒有阻止企業(yè)的研發(fā)。包括豐田、松下、日產(chǎn)在內(nèi)的25家企業(yè)聯(lián)合起來，在政府9,000萬美元的資助下，正加快研發(fā)固態(tài)電池的進(jìn)度。三星SDI、SKI、現(xiàn)代汽車也正在研究這項(xiàng)技術(shù)。
國內(nèi)，青島能源研究所將在兩年內(nèi)把固態(tài)電池裝車，進(jìn)行測試，并在2025年之前考慮商用產(chǎn)品。最大的電池生產(chǎn)商寧德時(shí)代面向新電池的研究中包括固態(tài)電池。
“乘用車領(lǐng)域，我們應(yīng)該在21世紀(jì)20年代初期看到固態(tài)電池原型，”戴姆勒電池研究主管AndreasHintennach認(rèn)為。這家汽車制造商上個(gè)月剛訂購了一批到2030年前價(jià)值230億美元的鋰離子電池。
大眾汽車公司計(jì)劃最快在2022年與合作伙伴QuantumScape開始試生產(chǎn)固態(tài)電池。
然而，考慮到固態(tài)電池應(yīng)用的難度，這些時(shí)間表可能都太樂觀了。“這是一個(gè)殘酷的戰(zhàn)場，至今無人靠近，”CairnEnergyResearchAdvisors總經(jīng)理SamJaffe。
如果能夠掌握，固態(tài)電池技術(shù)將加速內(nèi)燃機(jī)汽車的滅亡，并可將電動(dòng)汽車的充電時(shí)間從多達(dá)幾個(gè)小時(shí)削減至10分鐘左右。
“除了固態(tài)電池技術(shù)，我們看不到其他實(shí)現(xiàn)的方式，”福特汽車能源存儲(chǔ)戰(zhàn)略及研究總部負(fù)責(zé)人TedMiller：“我現(xiàn)在無法預(yù)測的是，誰將把它商業(yè)化。”
固態(tài)電池多久可以商業(yè)化？
商業(yè)化的賭注是巨大的，也足夠誘人。
隨著電動(dòng)汽車的大規(guī)模應(yīng)用，鋰離子電池呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)增長的趨勢。BloombergNEF的最新報(bào)告發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)公交車和乘用車在2017年的鋰離子電池需求量為44千兆瓦時(shí)，到2030年，預(yù)計(jì)需求量將超過每年1,500千兆瓦時(shí)。根據(jù)瑞銀集團(tuán)（UBSGroupAG）的數(shù)據(jù)，任何具有超過現(xiàn)有鋰離子技術(shù)的固態(tài)電池都可在電動(dòng)車電池的市場中占據(jù)優(yōu)勢。到2025年車載鋰電池市場規(guī)模將達(dá)到約840億美元，而現(xiàn)在約為230億美元。
當(dāng)前，性能最佳的固態(tài)電池僅足以支撐一座汽車橫穿富士山附近的豐田汽車停車場。
不少企業(yè)、高校已參與到固態(tài)電池的研發(fā)中，如戴姆勒、菲斯科、中國鋰電巨頭、法國石油公司道達(dá)爾以及麻省理工大學(xué)和斯坦福大學(xué)的衍生企業(yè)。菲斯科最早可能會(huì)在今年進(jìn)行車輛測試，而豐田和戴姆勒的時(shí)間表可延伸至2020年。
鋰離子電池技術(shù)在運(yùn)用于電動(dòng)汽車和能源儲(chǔ)存之前，已在移動(dòng)電話和個(gè)人電子產(chǎn)品上被使用了數(shù)十年。它使用液體電解質(zhì)供離子在陽極和陰極之間來回穿梭，以對電池充電或放電。顧名思義，固態(tài)電池用固體材料，如陶瓷、玻璃或聚合物，代替這種液體。
固態(tài)電池技術(shù)可以降低電池爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，減薄電芯，允許在汽車座椅下安裝體積更小的電池PACK。研究人員還希望將固體電解質(zhì)與鋰金屬陽極配對，以提高能量密度，使電動(dòng)汽車能夠長距離行駛。這可能有助于消除消費(fèi)者對中途電量耗盡的擔(dān)憂，從而提振電動(dòng)汽車的銷量。
要實(shí)現(xiàn)這一切，需要解決一系列難題。當(dāng)前的固態(tài)原型電池壽命對于車輛而言還太短，并且導(dǎo)電性差，成本不具競爭性，以及在充電或放電時(shí)會(huì)出現(xiàn)劇烈膨脹和材料收縮的情況。日本鋰離子電池技術(shù)與評(píng)估中心聯(lián)盟（LIBTEC）常務(wù)董事YasuoIshiguro直言，當(dāng)科學(xué)家解決一個(gè)問題時(shí)，通常會(huì)加劇另一個(gè)問題的產(chǎn)生。但問題并沒有阻止企業(yè)的研發(fā)。包括豐田、松下、日產(chǎn)在內(nèi)的25家企業(yè)聯(lián)合起來，在政府9,000萬美元的資助下，正加快研發(fā)固態(tài)電池的進(jìn)度。三星SDI、SKI、現(xiàn)代汽車也正在研究這項(xiàng)技術(shù)。
國內(nèi)，青島能源研究所將在兩年內(nèi)把固態(tài)電池裝車，進(jìn)行測試，并在2025年之前考慮商用產(chǎn)品。最大的電池生產(chǎn)商寧德時(shí)代面向新電池的研究中包括固態(tài)電池。
“乘用車領(lǐng)域，我們應(yīng)該在21世紀(jì)20年代初期看到固態(tài)電池原型，”戴姆勒電池研究主管AndreasHintennach認(rèn)為。這家汽車制造商上個(gè)月剛訂購了一批到2030年前價(jià)值230億美元的鋰離子電池。
大眾汽車公司計(jì)劃最快在2022年與合作伙伴QuantumScape開始試生產(chǎn)固態(tài)電池。
然而，考慮到固態(tài)電池應(yīng)用的難度，這些時(shí)間表可能都太樂觀了。“這是一個(gè)殘酷的戰(zhàn)場，至今無人靠近，”CairnEnergyResearchAdvisors總經(jīng)理SamJaffe。
