固態(tài)鋰電池會(huì)取代三元鋰電池嗎?
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-15 20:48
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固態(tài)鋰電池會(huì)取代三元鋰電池嗎?近年來(lái)，隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，安全、可靠、耐用的電池已成為公眾關(guān)注的核心部件之一。作為一種新能源汽車(chē)動(dòng)力的三元鋰電池組，隨著時(shí)代的發(fā)展，其硬件水平已經(jīng)達(dá)到了發(fā)展的極限。繼三元鋰技術(shù)之后，固體鋰電池有望成為新能源汽車(chē)的新動(dòng)力源。
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固態(tài)鋰電池會(huì)取代三元鋰電池嗎?
動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車(chē)的“心臟”，價(jià)格占整車(chē)的一半以上。因此，電池技術(shù)對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。如果目前水基鋰電池容量的“瓶頸”無(wú)法突破，整個(gè)行業(yè)很可能陷入困境。
固體鋰電池的優(yōu)點(diǎn)
固體鋰電池確實(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楣腆w電解質(zhì)具有不易燃、不腐蝕、不揮發(fā)、不漏液等特性，不會(huì)使車(chē)輛自燃事件發(fā)生，大大提高了安全性，確實(shí)是電動(dòng)車(chē)電池材料的理想選擇。
由于傳統(tǒng)鋰電池使用有機(jī)電解質(zhì)，在發(fā)生過(guò)充、內(nèi)部短路等異常情況時(shí)容易導(dǎo)致電解質(zhì)升溫，從而造成自燃甚至自爆安全隱患。固態(tài)電池是以固體材料為基礎(chǔ)的不燃、不腐蝕、不揮發(fā)、不泄漏等條件，其安全系數(shù)比鋰離子電池具有先天優(yōu)勢(shì)。
目前，鋰電池下的系統(tǒng)性能已接近極限。甚至特斯拉下的電池組NCA18650電池可以達(dá)到250瓦特時(shí)的能量密度/公斤,和21700年的電池應(yīng)用于Model3可以達(dá)到300瓦特時(shí)的能量密度/公斤,支持400到500公里的范圍,仍不能解決里程焦慮。
固體電池電解液不需要膜和電解液，也沒(méi)有泄漏、腐蝕等問(wèn)題，可以簡(jiǎn)化電池外殼和冷卻系統(tǒng)模塊，進(jìn)一步減輕電池模塊的重量，達(dá)到節(jié)能的效果。此外，新的陽(yáng)極和陰極材料可以使電化學(xué)窗口超過(guò)5V，從根本上提高能量密度，有望達(dá)到500瓦時(shí)/公斤。
目前主流電動(dòng)汽車(chē)普遍使用的三元鋰電池組存在一定的缺陷，因?yàn)槿嚥牧蠠o(wú)論從化學(xué)結(jié)構(gòu)還是電池結(jié)構(gòu)上都很容易發(fā)熱。如果壓力不能及時(shí)傳遞出去，電池就有爆炸的危險(xiǎn)，今年發(fā)生了幾起電動(dòng)車(chē)自燃事故，也很大程度上是因?yàn)檫@個(gè)原因。
在電池壽命方面，三元鋰電池的能量密度也面臨著難以突破的瓶頸。如果要增加能量密度，只能增加鎳的含量或者添加CA，但是高鎳的熱穩(wěn)定性很差，容易發(fā)生劇烈的反應(yīng)。所以目前，唯一的選擇是電池容量和安全。
即使是在技術(shù)研發(fā)方面非常擅長(zhǎng)的豐田也表示，固態(tài)電池要到2030年才會(huì)量產(chǎn)，這表明固態(tài)電池的研發(fā)仍然面臨一些困難。事實(shí)上，由于固態(tài)電池不需要液體滲透，只需要固體電解質(zhì)將陽(yáng)極與陰極分開(kāi)，因此金屬材料的選擇就變得至關(guān)重要。
目前，該技術(shù)最大的挑戰(zhàn)在于固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率普遍低于液體電解質(zhì)，導(dǎo)致當(dāng)前固態(tài)電池整體效率低下，內(nèi)阻高。因此，固態(tài)電池暫時(shí)不能滿足快速充電的要求?，F(xiàn)在，由松下、寧德時(shí)代的企業(yè)主導(dǎo)的三元鋰電池組研發(fā)技術(shù)已經(jīng)“完美”，即使在短時(shí)間內(nèi)研發(fā)出固體鋰電池，也難以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
畢竟，一項(xiàng)新技術(shù)走向世界，總是需要企業(yè)具備相應(yīng)的產(chǎn)品量產(chǎn)能力，才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用。雖然目前固體鋰電池仍然面臨很多問(wèn)題，在能量密度方面并沒(méi)有太大的優(yōu)勢(shì)，但是它確實(shí)具有很高的安全性，如果能夠開(kāi)發(fā)出合適的金屬材料，或許整個(gè)動(dòng)力電池行業(yè)，將迎來(lái)一個(gè)新的突破。
