下一代动力电池发展方向,固态电池技术备受各界关注!

新威研选
2021.05.31 10:16:17

按目前的技术发展,业界认为主流的液态锂离子电池的能量密度上限在300Wh/kg,目前有不少企业已研发出能量密度可达240Wh/kg的液态电池,高能量密度意味着更容易创造出高续航表现,但是再往上发展,可进步的空间以及难度越来越大,似乎到了目前液态锂电池技术的上限。


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在2月份,国家科技部高新司发布了“十四五”国家重点研发计划和18个重点专项。规划指出,要实施电池技术突破行动,加强高强度、轻量化、高安全、低成本、长寿命的动力电池和燃料电池系统短板技术攻关,以及开展固态动力电池技术研发及商业化


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汽车电动化的大趋势下,国家政策层面对固态电池的发展非常重视,固态电池将会是未来行业的发展趋势之一。固态电池的能量密度很容易做到300-400wh/kg以上,理论上的能量密度可达700wh/kg,能量密度比液态电池高一倍。除了能量密度优势外,新能源汽车的电池安全性问题受到消费者的重视,固态电池在这方面表现突出,具有不可燃、耐高温、无腐蚀的化学特性


按照固态电池的特性,确实是未来动力电池的首选。但目前国内固态电池技术,未达到商业化、规模量产阶段,还有技术问题需要攻克。关键问题在材料体系方面,需解决氧化物电解质大规模量产的技术问题,此可大幅降低固态电池的量产成本。届时大规模量产后的成本与液态电池相差不大,加快普及和多领域应用。


业界认为现阶段发展混合固液电池可最大程度兼顾了液态电池和全固态电池的性能优势,且兼容现有使用的材料、制造工艺,及设备,有望在5年内实现大规模量产。而全固态电池以目前的技术发展,还面临着不少技术难题,包括高性能电池材料研发。固态电池在快充快放情况下,固体的离子电导率相比与液体体系它仍然是比较低,需要研发新的材料解决,距离正式量产还有较长时间。


虽然技术和时间成本摆在眼前,但鉴于固态电池巨大的发展潜力,国内不少企业已布局固态电池研发工作。蔚来汽车早前率先推出了固态电池产品供新车型选装。但这款固态电池并非全固态,而是混合固液电池,采用了正极高镍、负极硅碳、电解质半固态等技术,只是技术上的进步和材质的改善,并不是真正意义的固态电池。除了车企,国内锂资源企业和动力电池企业亦积极加入该领域,像天齐锂业、南都电源、宁德时代、赣锋锂业等均开展了技术研发。虽然离固态电池正式商用时间还比较长远,但未来最先受益的往往是最早入局进行研发的企业,这些企业在拥有相关核心技术才能在市场抢占先机。


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海外方面,也有不少企业和研究所针对固态电池技术研发。在该领域研较为突出的有数家公司,像韩国的三星电池、美国的solid power和Quantumscape等。这三家公司在固态电池产业化方面有不同技术层面的优势。韩国三星研发的固态电池在循环性表现优秀,是目前为止性能最好的硫化物全固态电池。但研发中用到了比较昂贵的技术,不利于量产。另外美国的 solid power在2020年10月9号发布,有小规模批量制备硫化物全固态软包电芯的能力。而QuantumScape,研发的电池展示了高低温性能、快充、长循环、高能量密度的优势。作为电池工业强国的日本也有相当高的实力,像丰田从2008年开始就做硫化物全固态电池,而且拥有400多人的团队专门在主攻固态电池的研发。多家企业对固态电池的技术有不同层面的技术突破,究竟谁家能率先突围,相信未来3年是发展的关键时期。


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固态电池优势非常突出,高容量密度、使用寿命长,耐高温低温,最重要的是安全性高。综合各项参数及化学性质,固态电池是下一代电池技术趋势之一。而全固态电池将会是全球业界研发、量产的最终目标,目前越来越多不同国家的企业及研发团队参与该技术研发,有望加快技术突破,相信不用10年的时间就能量产出固态电池。同时附上相关企业计划量产固态电池的时间表,仅供参考!


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