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固态电池商业化竞赛加速,谁能率先突出重围?
固态电池商业化竞赛加速,谁能率先突出重围?
  • 发布时间:2020-08-19 10:47

固态电池商业化竞赛加速,谁能率先突出重围?

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固态电池并不是一个新概念,却在近年来成为行业新宠。汽车行业、锂电池行业、国内外市场均涉足固态电池领域,争抢这一块蛋糕。虽然企业被固态电池优良的性能吸引,但同时也被高昂的成本以及诸多不确定因素拦路。业内人士表示,固态电池的商业化之路“道阻且长”。
 
固态电池商业化竞赛加速,谁能率先突出重围?
 
 
固态电池被业界冠上诸多头衔,现有的液态锂电池体系能量密度极限在350-500Wh/kg,未来很难满足国家技术提升目标,而固态电池的能量密度能够达到800-900Wh/kg。加上充放电次数高、充电时间短等特性,固态电池大大提高了电动汽车的续航里程,从而进一步加强新能源汽车与传统汽车市场的竞争。
 
在固态电池的研发上,以丰田为代表的日本企业最为积极。日本从2018年开始举全国之力研究车载固态电池,日本新能源产业技术综合开发机构启动的开发固态电池的项目,2018-2022年将投入100亿日元。该项目致力于固态小型电池领域实现商用化,而其中丰田在固态电池领域拥有大量专利,占据全球固态电池专利数量13%,是全球拥有专利数量最大的企业。
 
丰田在固态电池方面的研究已有20多年的经验,并且产品装车测试也快两年,可是商业化应用的时间却在2020年。可见,我国固态电池实现商业化的道路并非“热闹开干”那么简单。一是寻找合适的固态电解质材料,做出可以商业化应用的电池;二是解决大规模生产问题。业内一致看法是,现有的锂电池生产线不适合大规模生产固态电池,需要一种全新的制备方法。
 
固态电池的优点
 
1、安全性极高:与传统锂电池相比,固态电池最突出的优点是安全性,液态电解质易燃易爆炸,以及在充电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜,引起电池短路,造成安全隐患。而固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,也克服了锂枝晶现象,因而固态电池具有极高安全性。
 
2、能量密度高:使用了固态电解质后,锂池的适用材料体系也会发生改变,其中核心的一点就是可以不必使用嵌锂的石墨负极,而是直接使用金属锂来做负极,这样可以明显减轻负极材料的用量,使得整个电池的能量密度有明显提高。
 
3、循环性能强:固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固态电解质界面膜的问题和锂枝晶现象,大大提升了锂电池的循环性的使用寿命,理想情况下循环性能表现优异,能够达到45000次左右。
 
4、柔性化的前景:固态电池可以经过进一步的优化,变成柔性电池,从而带来更多的功能和体验。即使是脆性的陶瓷材料,在厚度薄到毫米级以下后经常是可以弯曲的,材料会变得有柔性。相应的,固态电池在轻薄化后柔性程度也会有明显的提高,通过使用适当的封装材料制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。
 
固态电池的电解质为固态,具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,进而提升电池容量。因此,同样的电量,固态电池体积将变得更小。不仅如此,固态电池中由于没有电解液,封存将会变得更加容易,在汽车等大型设备上使用时,也不需要再额外增加冷却管、电子控件等,不仅节约了成本,还能有效减轻重量。
 
如今,国内固态电池量产节奏有望加快,固态电池生产商透露2017-2018年企业试产第一代固态动力电池,2020年将实现第一代固态动力电池1GWh的产能。2021年公司固态车用动力电池将推向市场。业内认为,固态电池将是未来电动汽车车电池的发展方向。
 
固态电池作为未来电池的发展方向已得到业界的普遍认可,国内外企业目前已经开始加大研发与生产速度,固态电池产业布局大戏渐渐拉开帷幕。尽管固态电池技术已经得到突破,但目前的生产制备成熟度还亟待加强,规模化、自动化的生产线还需要进一步研发,距离产业商业化还有一定的距离。真正实现小规模量产预计在2020年以后,大规模应用则需要更长的时间。
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