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固態電池量產節奏加快

鉅大LARGE  |  點擊量:957次  |  2020年03月17日  

固態電池可兼顧長續航和高安全,其技術研發與產業化已被列入《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》(征求意見稿)。在當前全固態電池技術尚未突破的情況下,混合固液產品是務實選擇。近期國內外諸多公司都在加速固態電池的量產步伐,但在產業化進程中如何實現規模與成本間的平衡仍是一大考驗。


(文丨本報記者樊桐杰)


作為下一代動力鋰離子電池解決方案之一,固態電池一直被寄予厚望。不管是電池公司、傳統車企,還是造車新勢力,都在固態電池領域進行了前瞻布局。


近日,豐田與松下宣布成立合資公司生產固態電池,戴姆勒牽手加拿大魁北克水電公司加速固態電池應用,固態電池的量產節奏呈現日漸加快之勢。


長續航VS高安全


固態電池一石二鳥


目前,新能源汽車對動力鋰離子電池的需求重要集中在長續航、高安全兩個方面。


實現長續航,就要有較高的電池能量密度。據了解,現階段三元鋰離子電池電芯能量密度普遍在240-260Wh/Kg之間,高鎳三元鋰離子電池可以達到300Wh/Kg,但都已接近極限,難以繼續提升。


安全性方面,傳統鋰離子電池由正極、負極、隔膜和電解液組成,電解液易滲出,特別遇到正負極短路或者過充等,會導致溫度快速升高,繼而易引發電池燃燒、爆炸。隨著能量密度提高,三元鋰離子電池鎳含量不斷提升,用于穩定結構的鈷和錳含量相應降低,安全問題將愈發凸顯。


如何兼顧長續航和高安全?業內普遍認為,固態電池技術能供應“兩全其美”的答案。顧名思義,固態電池就是使用固體電極和固體電解質的電池。專家表示,固態電解質具有不可燃、不腐蝕、不揮發、不漏液等優勢,安全性能大大提升。另外,固態電池使用金屬鋰做負極,可匹配高電壓正極材料,進一步提升能量密度。電池封裝也相對簡單,能省掉電池包外殼、冷卻等系統,同時可實現電池柔性化、異形化,根據不同應用場景設計不同形狀,靈活性更強。


事實上,全力研發固態電池已經上升到國家戰略層面。2019年十二月,工信部公布《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》(征求意見稿),在“執行電池技術突破行動”中,加快固態動力鋰離子電池技術研發及產業化被列為“新能源汽車核心技術攻關工程”。


固態電池VS全固態電池


混合固液是務實選擇


我國科學院院士歐陽明高曾公開表示,基于各國動力鋰離子電池技術路線的比較,短時間來看是液態電解液的鋰離子電池,發展高鎳三元正極和硅炭負極,中長期將從液態電解質逐步過渡到全固態電池。


“固態電池和全固態電池,雖然只有一字之差,卻很值得尋味。”陜西國際信托證券投資經理張世超說,固態電池用的不一定全都是固態電解質,有可能是固態和液態混合的,不同廠商的混合比例不同。目前市面上常說的固態電池嚴格意義上說應該是“準固態電池”,多數是在現有鋰離子電池技術基礎上改進而來。


記者進一步了解到,全固態電池還有一些關鍵技術亟待突破,如固體電解質材料電導率偏低,與電極材料的接觸面積小,造成內阻較大,影響充電速度等。


浙江鋒鋰新能源科技有限公司相關負責人介紹,考慮到全固態電池量產面對的現實困難及新能源汽車對高安全、高能量密度動力鋰離子電池的迫切需求,作為折中方案,國內幾家初創公司將混合固液電解質鋰離子電池作為短時間目標。從現有產品的測試數據看,其能量密度已達到目前三元鋰離子電池的量產水平,在倍率性能、循環性能等方面也有不錯的表現,能夠通過包括針刺、擠壓、過充電、過放電、短路、加熱等在內的各項安全檢測。


該負責人表示,相比于三元鋰離子電池,目前的混合固液產品能量密度有所提升,安全性可大幅提高,能夠滿足整車公司的需求,是全固態電池技術尚未突破情況下的務實選擇。


后起之秀VS汽車、鋰電巨頭


量產節奏日漸加快


“盡管技術路線多樣,但不可否認的是,固態電池正蓬勃發展,量產節奏日漸加快。”張世超說。


記者梳理發現,目前全球范圍內有20多家公司都在致力于固態電池技術研發與應用,其中不少公司都宣布要量產固態電池,并制定了相應的發展路線計劃。


一邊是后起之秀,國內造車新勢力天際汽車、蔚來汽車、愛馳汽車相繼與輝能科技達成合作,天際汽車在2019年初就推出了首款搭載固態電池的ME7樣車,輝能科技則宣布將于2021年實現固態電池量產。


一邊是新能源汽車、鋰電巨頭,豐田與松下成立的合資公司將從今年四月開始運營,開發生產固態電池;加拿大魁北克水電公司與戴姆勒公司一道開發固態電池技術,一旦達到量產狀態,將在戴姆勒旗下的電動汽車上使用;雷諾汽車表示,到2025年旗下電動汽車可能會使用鈷含量為零的固態電池;國內鋰電巨頭寧德時代則相對謹慎,認為全固態電池至少要到2030年才能進行大規模量產。


張世超指出,固態電池產業化進程面對的一大考驗還有價格,如何做到更接地氣,在規模和成本之間找到平衡點,繼而在多個場景實現大規模應用,考驗著每一位“參賽者”。


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