鉅大LARGE | 點擊量：1081次 | 2020年07月16日
“逼真骨感”的“黑色技術”固態電池
最近，大眾汽車集團宣布，它已向斯坦福大學(StanfordUniversity)開發固態電池的衍生公司QuantumScape追加投資2億美元，以加快固態電池技術的開發和商業化大規模生產。不久前，新的汽車制造力量——何忠公司與陶青能源達成全面深入的合作，共同推進固態電池的研發和應用。
今年以來，國內外企業在固態電池領域進行了頻繁的投資。然而，業內人士認為，固態電池仍有許多問題有待解決，而仁中的產業化進程還有很長的路要走。
下一個競爭高地
在2018年投資1億美元后，大眾集團再次做出巨大努力。斯坦福大學的子公司QuantumScape成立于2010年，其試制的全固態電池安裝在汽車驅動系統上，已經完成了運行測試實驗。大眾集團預測，如果使用全固態電池，其電動汽車模型“e-golf”的續航里程可以從現有的300公里增加到750公里。
固態電池技術是企業的下一個競爭高地。世界各地的許多汽車公司、動力電池公司和科研機構都致力于固態電池的研究。早在2017年，寶馬集團就與固體動力公司攜手開發固態電池；豐田是一家較早開發固態電池的汽車公司，預計將在2022年推出一款配備固態電池的車型；今年年初，戴姆勒宣布將與加拿大魁北克水電公司合作開發固態電池技術，一旦固態電池達到量產狀態，該技術將用于戴姆勒電動汽車。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
中國科學院院士高公開表示，日本自2017年以來投入了大量研發資金，并努力在全國范圍內研發下一代固態電池。美國和歐洲也在全力發展。盡管中國電池行業在這一領域取得了暫時的優勢，但國際競爭壓力巨大，有必要全面趕上固態電池等尖端技術。
在國內，陶青能源、寧德時報和北京衛蘭等公司處于研發的前沿。2019年初，新力——Skycar推出了首款配備固態電池的ME7原型機，并宣布將于2021年實現量產；近日，何忠公司與陶青能源達成全面深入的合作，共同推進固態電池的研發和應用。
何忠公司首席R&D官王克峰透露，何忠的第二輛量產車——納西烏將成為世界上第一輛配備固態電池的量產車。目前，雙方已進行了近兩年的聯合研發和測試，并計劃于10月份向工業和信息化部申報，年底前量產500臺。
隨時準備顛覆現有產品體系
企業之所以紛紛推出固態電池，是希望解決困擾動力電池行業的兩大難題，即——安全隱患和低能量密度。
所謂的固態電池，顧名思義，是一種使用固體電解質的鋰電池。在工作原理上，全固態電池與傳統的鋰離子電池沒有什么不同。
傳統鋰電池由正極、負極、隔膜和電解液組成，電解液中含有易燃的有機溶劑，內部短路時溫度突然升高，容易引起燃燒甚至爆炸。然而，固體電解質材料不可燃、無腐蝕性、不揮發，并且沒有泄漏問題。用固體電解質代替電解質安全性高。此外，全固態電池的能量密度預計將達到300-400瓦時/千克，甚至更高，因為鋰金屬被用作負極。業界普遍認為，全固態電池有望成為下一代電源的技術路線
華晶工業研究所認為，固態電池等新技術革命正準備顛覆現有的整個產品體系框架。隨著R&D和工業技術的不斷發展，未來幾年固態電池產品市場將迎來蓬勃發展的機遇。
多項技術難題待突破
“現在提到的固態電池是為了解決電動汽車的安全問題，添加了一部分固體電解質。它們大多是對現有鋰離子電池技術的改進，屬于半固態電池。”劉焱龍告訴記者，全固態鋰電池是一種使用固體電極材料和固體電解質材料的鋰電池，不含任何液體。“固態電池”和“全固態電池”是有區別的，但仍有很長的路要走。
劉焱龍介紹說，全固態電池在電解液電導率、鋰金屬塑性和界面相容性方面還存在技術問題。例如，在與電極接觸時，液體電解質可以最大程度地與其接觸，但是難以完全配合在固體電解質和電極之間，并且電導率低于液體電解質的電導率；在頻繁的充放電過程中，各種材料的體積會發生膨脹和收縮，因此如何保證電極結構的穩定性需要進一步研究。
考慮到全固態電池面臨的實際問題和業界對高安全性和高能量密度動力電池的迫切期望，半固態電池已成為目前的一種現實選擇。電池結構的設計正逐步從減少液體的使用轉向無液體的全固態電池。
劉焱龍承認，理論上全固態電池是動力電池的發展方向，但沒有全固態電池來檢驗其在整個生命周期中的競爭力。“全固態鋰電池能否真正解決鋰離子的本質安全問題，需要更廣泛、更深入的研究和數據積累。”在他看來，只有當安全性、能量密度、循環壽命和成本接近甚至優于現有的鋰離子電池時，全固態電池才能具備產業化的基礎。
在劉焱龍看來，全固態電池很難在短時間內實現工業化，至少要到2030年左右。“必須首先制造全固態電池，首先應用于小電流的電子產品，然后逐步應用于大電流大倍率的電動汽車。
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