固態(tài)電池安全嗎？固態(tài)電池的未來(lái)發(fā)展分析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-16 15:34
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中國(guó)、日本以及美國(guó)的科學(xué)家都在努力尋找顯著提高電池電量?jī)?chǔ)存能力的方式，并使電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程與加滿(mǎn)油差不多，而這就需要固態(tài)電池技術(shù)的幫助。這種技術(shù)需要對(duì)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行大改造，使用固體材料而不是易燃液體來(lái)實(shí)現(xiàn)充電和放電目的。
這項(xiàng)技術(shù)有望對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池組進(jìn)行重大改進(jìn)的情況下取得突破。許多汽車(chē)制造商表示，鋰離子電池正在達(dá)到其存儲(chǔ)電力的極限，可能永遠(yuǎn)不會(huì)有足夠的電力供遠(yuǎn)程車(chē)型使用。
如果能夠取得成功，固態(tài)電池技術(shù)可以幫助內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)加速消亡，并有可能將電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間從幾個(gè)小時(shí)減少到大約10分鐘。由特斯拉（Tesla）公司建造的超級(jí)充電樁網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在提供較快的充電服務(wù)，但依然需要大約30分鐘時(shí)間才能使耗盡電量的汽車(chē)充電量達(dá)到80%。
福特（Ford）汽車(chē)公司駐底特律的儲(chǔ)能戰(zhàn)略和研究高級(jí)經(jīng)理泰德·米勒(TedMiller)表示：“如果沒(méi)有固態(tài)電池技術(shù)，我們找不到其他實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法。我現(xiàn)在無(wú)法預(yù)測(cè)到底誰(shuí)會(huì)把它商業(yè)化。”福特公司研究了各種技術(shù)，旨在提供更強(qiáng)大的電動(dòng)汽車(chē)電池。
目前，使用固態(tài)電池的最好原型車(chē)僅足以推動(dòng)單人汽車(chē)駛過(guò)日本富士山附近的豐田（Toyota）汽車(chē)公司停車(chē)場(chǎng)。戴姆勒（DaimlerAG）公司和菲斯克（Fisker）公司等汽車(chē)制造商、中國(guó)鋰工業(yè)巨頭、法國(guó)道達(dá)爾石油（TotalSA）公司以及麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)的子公司，都在努力完成這項(xiàng)任務(wù)。
菲斯克最早可能在今年對(duì)其電池進(jìn)行汽車(chē)測(cè)試，而豐田和戴姆勒的測(cè)試時(shí)限則延長(zhǎng)至2020年代。
這場(chǎng)賭注很大。電動(dòng)汽車(chē)的采用預(yù)計(jì)將推動(dòng)鋰離子電池的迅猛增長(zhǎng)，鋰離子電池是內(nèi)燃機(jī)的主要替代品。來(lái)自BloombergNEF的最新報(bào)告發(fā)現(xiàn)，2017年電動(dòng)巴士和乘用車(chē)所用鋰離子電池高達(dá)44千兆瓦時(shí)。預(yù)計(jì)到2030年，這一需求將飆升至每年1500千兆瓦時(shí)以上。
據(jù)瑞銀集團(tuán)(UBSGroupAG)的數(shù)據(jù)顯示，任何擁有能夠超越鋰離子技術(shù)的可行固態(tài)電池的人，都可能在2025年之前價(jià)值約840億美元的所有電動(dòng)汽車(chē)電池市場(chǎng)占據(jù)上風(fēng)，而其目前的價(jià)值約為230億美元。
固態(tài)電池成功所需支持
鋰離子電池技術(shù)是手機(jī)和個(gè)人電子領(lǐng)域幾十年來(lái)使用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，正在進(jìn)入電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域，它使用液體電解質(zhì)在陽(yáng)極和陰極之間穿梭離子，為電池充電或放電。而固體電池，顧名思義，就是用陶瓷、玻璃或聚合物等固體材料代替液體。
這應(yīng)該會(huì)降低電池起火的風(fēng)險(xiǎn)，并讓電池變得更薄、更小，以便可以放在汽車(chē)座椅下面。研究人員還希望將固體電解質(zhì)與鋰金屬陽(yáng)極匹配，以提高能量密度，并使電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行更長(zhǎng)距離的旅行時(shí)能夠無(wú)需停下來(lái)充電。這可能有助于消除消費(fèi)者對(duì)中途電力耗盡的擔(dān)憂(yōu)，從而刺激銷(xiāo)售。
要做到這些，需要解決一系列難題。原型車(chē)目前的電池續(xù)航里程對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō)太短了，而且在充電或放電時(shí)，電池的導(dǎo)電性差，成本效益低，材料有時(shí)會(huì)急劇膨脹和收縮。
日本鋰離子電池技術(shù)與評(píng)估中心(LIBTEC)董事總經(jīng)理石黑浩(YasuoIShihero)說(shuō)，而當(dāng)科學(xué)家解決其中一個(gè)問(wèn)題時(shí)，往往又會(huì)加劇另一個(gè)問(wèn)題。包括豐田、松下(Panasonic)以及日產(chǎn)(Nissan)在內(nèi)的25家公司組成的聯(lián)盟，得到了政府約9000萬(wàn)美元的資金支持，以加快研發(fā)進(jìn)度。
菲斯克董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官亨里克·菲斯克(HenrikFisker)表示：“在所有的參與者中，似乎每個(gè)人都解決了五件最重要的事情中的一件或兩件或三件，但沒(méi)有人真正解決所有問(wèn)題。”
中國(guó)青島新能源研究院將在兩年內(nèi)進(jìn)行固態(tài)電池汽車(chē)試驗(yàn)，并考慮到2025年將其商業(yè)化。中國(guó)最大的電池生產(chǎn)商——ContemporaryAmperex科技有限公司，將固態(tài)電池技術(shù)納入其先進(jìn)電池研究范疇。
韓國(guó)三星SDI公司，SK創(chuàng)新公司以及現(xiàn)代汽車(chē)公司表示，他們也在研究這項(xiàng)技術(shù)?？偛课挥谟?guó)的家電制造商戴森有限公司(Dyson)也在研究這項(xiàng)技術(shù)，該公司當(dāng)前的目標(biāo)是電動(dòng)汽車(chē)。
戴姆勒(Daimler)在德國(guó)斯圖加特的電池研究主管安德烈亞斯·赫恩納赫(AndreasHintennach)表示：“對(duì)于乘用車(chē)來(lái)說(shuō)，我們應(yīng)該在本世紀(jì)20年代初看到原型。”上個(gè)月，包括梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)在內(nèi)的品牌背后的汽車(chē)制造商同意，到2030年，將訂購(gòu)230億美元的當(dāng)代鋰離子電池。
這項(xiàng)技術(shù)有望對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池組進(jìn)行重大改進(jìn)的情況下取得突破。許多汽車(chē)制造商表示，鋰離子電池正在達(dá)到其存儲(chǔ)電力的極限，可能永遠(yuǎn)不會(huì)有足夠的電力供遠(yuǎn)程車(chē)型使用。
如果能夠取得成功，固態(tài)電池技術(shù)可以幫助內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)加速消亡，并有可能將電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間從幾個(gè)小時(shí)減少到大約10分鐘。由特斯拉（Tesla）公司建造的超級(jí)充電樁網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在提供較快的充電服務(wù)，但依然需要大約30分鐘時(shí)間才能使耗盡電量的汽車(chē)充電量達(dá)到80%。
福特（Ford）汽車(chē)公司駐底特律的儲(chǔ)能戰(zhàn)略和研究高級(jí)經(jīng)理泰德·米勒(TedMiller)表示：“如果沒(méi)有固態(tài)電池技術(shù)，我們找不到其他實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法。我現(xiàn)在無(wú)法預(yù)測(cè)到底誰(shuí)會(huì)把它商業(yè)化。”福特公司研究了各種技術(shù)，旨在提供更強(qiáng)大的電動(dòng)汽車(chē)電池。
目前，使用固態(tài)電池的最好原型車(chē)僅足以推動(dòng)單人汽車(chē)駛過(guò)日本富士山附近的豐田（Toyota）汽車(chē)公司停車(chē)場(chǎng)。戴姆勒（DaimlerAG）公司和菲斯克（Fisker）公司等汽車(chē)制造商、中國(guó)鋰工業(yè)巨頭、法國(guó)道達(dá)爾石油（TotalSA）公司以及麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)的子公司，都在努力完成這項(xiàng)任務(wù)。
菲斯克最早可能在今年對(duì)其電池進(jìn)行汽車(chē)測(cè)試，而豐田和戴姆勒的測(cè)試時(shí)限則延長(zhǎng)至2020年代。
這場(chǎng)賭注很大。電動(dòng)汽車(chē)的采用預(yù)計(jì)將推動(dòng)鋰離子電池的迅猛增長(zhǎng)，鋰離子電池是內(nèi)燃機(jī)的主要替代品。來(lái)自BloombergNEF的最新報(bào)告發(fā)現(xiàn)，2017年電動(dòng)巴士和乘用車(chē)所用鋰離子電池高達(dá)44千兆瓦時(shí)。預(yù)計(jì)到2030年，這一需求將飆升至每年1500千兆瓦時(shí)以上。
據(jù)瑞銀集團(tuán)(UBSGroupAG)的數(shù)據(jù)顯示，任何擁有能夠超越鋰離子技術(shù)的可行固態(tài)電池的人，都可能在2025年之前價(jià)值約840億美元的所有電動(dòng)汽車(chē)電池市場(chǎng)占據(jù)上風(fēng)，而其目前的價(jià)值約為230億美元。
固態(tài)電池成功所需支持
鋰離子電池技術(shù)是手機(jī)和個(gè)人電子領(lǐng)域幾十年來(lái)使用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，正在進(jìn)入電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域，它使用液體電解質(zhì)在陽(yáng)極和陰極之間穿梭離子，為電池充電或放電。而固體電池，顧名思義，就是用陶瓷、玻璃或聚合物等固體材料代替液體。
這應(yīng)該會(huì)降低電池起火的風(fēng)險(xiǎn)，并讓電池變得更薄、更小，以便可以放在汽車(chē)座椅下面。研究人員還希望將固體電解質(zhì)與鋰金屬陽(yáng)極匹配，以提高能量密度，并使電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行更長(zhǎng)距離的旅行時(shí)能夠無(wú)需停下來(lái)充電。這可能有助于消除消費(fèi)者對(duì)中途電力耗盡的擔(dān)憂(yōu)，從而刺激銷(xiāo)售。
要做到這些，需要解決一系列難題。原型車(chē)目前的電池續(xù)航里程對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō)太短了，而且在充電或放電時(shí)，電池的導(dǎo)電性差，成本效益低，材料有時(shí)會(huì)急劇膨脹和收縮。
日本鋰離子電池技術(shù)與評(píng)估中心(LIBTEC)董事總經(jīng)理石黑浩(YasuoIShihero)說(shuō)，而當(dāng)科學(xué)家解決其中一個(gè)問(wèn)題時(shí)，往往又會(huì)加劇另一個(gè)問(wèn)題。包括豐田、松下(Panasonic)以及日產(chǎn)(Nissan)在內(nèi)的25家公司組成的聯(lián)盟，得到了政府約9000萬(wàn)美元的資金支持，以加快研發(fā)進(jìn)度。
菲斯克董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官亨里克·菲斯克(HenrikFisker)表示：“在所有的參與者中，似乎每個(gè)人都解決了五件最重要的事情中的一件或兩件或三件，但沒(méi)有人真正解決所有問(wèn)題。”
中國(guó)青島新能源研究院將在兩年內(nèi)進(jìn)行固態(tài)電池汽車(chē)試驗(yàn)，并考慮到2025年將其商業(yè)化。中國(guó)最大的電池生產(chǎn)商——ContemporaryAmperex科技有限公司，將固態(tài)電池技術(shù)納入其先進(jìn)電池研究范疇。
韓國(guó)三星SDI公司，SK創(chuàng)新公司以及現(xiàn)代汽車(chē)公司表示，他們也在研究這項(xiàng)技術(shù)?？偛课挥谟?guó)的家電制造商戴森有限公司(Dyson)也在研究這項(xiàng)技術(shù)，該公司當(dāng)前的目標(biāo)是電動(dòng)汽車(chē)。
戴姆勒(Daimler)在德國(guó)斯圖加特的電池研究主管安德烈亞斯·赫恩納赫(AndreasHintennach)表示：“對(duì)于乘用車(chē)來(lái)說(shuō)，我們應(yīng)該在本世紀(jì)20年代初看到原型。”上個(gè)月，包括梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)在內(nèi)的品牌背后的汽車(chē)制造商同意，到2030年，將訂購(gòu)230億美元的當(dāng)代鋰離子電池。
