固态电池时代来了?与锂电池的区别在哪里?

2019-01-29 14:21  来源:电池中国网  浏览:176  

汽油车撞了,还有个燃油泄漏、着火、爆炸的过程。但电动汽车撞了,电池挤压变形短路后,瞬间会引发起火。这就是为什么动力电池的安全性一直备受关注的原因。为了解决这一问题,很多企业将固态电池视为下一代动力电池的发展方向之一。

原理:固态电池与锂电池最大的不同在于电解质。锂电池的电解质是液体,而固态电池则是固体。固态电池的能量密度更高,体积更小,且更易于保存,其具有的结构可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,从而提升电池容量,保证续航里程。

固态电池优劣势:

由于固态电池里的材料都以固态形式存在,因此固态电池的安全性相对较高,不易出现电池漏液、电解质挥发、高温下发生副反应等问题,使用寿命也因此提升。传统锂电池中隔膜和电解液加起来占据了电池近40%的体积和25%的重量,而使用固态电解质自然就可以减小体积和质量。此外,固态电池的能量密度为传统锂电池的2.5-3倍,将其用于电动汽车动力驱动,可以大大提升续航里程。

但就目前的技术而言,固态电池仍面临固态电解质电导率偏低的技术难题(固态电解质与电极材料之间的界面是固体接触固体状态,有效接触弱,影响离子传输)。这一难题会导致充电过程能量损失,快充速度过慢。想要攻克这一难题,还需要投入大量的资金进行研究,这也间接提升了固态电池的制造成本。

不过,已经有装载固态电池的电动汽车问世了,你觉得哪家的产品最值得期待?

丰田:全固态电池电动汽车2022年上市

说起做技术,日本人一直保持全球领先地位。在动力电池领域,丰田正在研发由全固态电池提供动力的电动汽车。据了解,全固态电池电动汽车不仅可以增加续航里程还可将充电时间缩短至几分钟。根据丰田的计划,这款电动汽车将于2022年上市销售。丰田官方发言人Kayo Doi表示,丰田希望能在2022年前后将全固态电池商业化,以此来弥补丰田与日产、特斯拉等电动汽车先导企业之间的差距。

菲斯克:充电一分钟续航800公里

菲斯克(Fisker)2018年年初发布了搭载石墨烯固态电池的电动超跑Emotion,据称该款电动汽车可实现“充电一分钟续航800公里”。菲斯克一直在做固态电池方面的研究,研究方向在于如何使动力电池的单次充电续航里程超过800公里,且充电速度快于传统汽车加油的速度。据了解,菲斯克预计此项研究将于2023年正式应用到电动汽车上。

动力方面,新车计划搭载一套145kWh的电池组,综合续航里程超过400英里(约644公里),最高时速可达161英里/小时(约合259公里/小时)。快充模式下,9分钟可达到160公里的续航里程。

天际:固态电池样车亮相展示

2019年年初,天际展出国内首台固态电池电动汽车ME7。天际董事长兼CEO张海亮透露,天际固态电池将于2021年批量生产并装车上市。届时,天际将成为中国首家采用批产固态电池技术的主机厂,天际ME7也将成为国内首款以固态电池作为动力来源的新能源车。

根据规划,2019年天际将推出能量密度大幅增加的新一代固态电池产品,显著提升循环寿命、电导率、批量工艺成熟度等关键指标。张海亮表示,预计到2021年,天际固态电池电芯能量密度可达300Wh/kg以上,PACK能量密度达到220Wh/kg,达到初步商业化的技术状态。

 

事实上,不光是整车企业,动力电池企业同样在固态电池领域奋勇争先。

清陶能源已开发出单体能量密度达到430Wh/kg的高能量密度全固态电池,在量产阶段可轻松达到300Wh/kg以上。2018年11月,其建成的全国首条固态锂电池产线已正式投产,该条总投资达1亿元的生产线产能规模为0.1GWh,已经量产出第一批固态电池产品,目前可日产1万颗电芯。

宁德时代在固态电池领域也早有布局。据董事长曾毓群此前介绍,宁德时代正在加速推进电动汽车用的全固态锂金属电池研发的步伐,在聚合物、硫化物基固态电池及全固态电池制造工艺方面,也分别开展了相关的研发工作并取得了初步进展。

比亚迪很早就开始布局固态电池的相关研发工作,据了解,比亚迪已将固态电池作为下一步研发重点,目前已经在做小规模的试用。

国轩高科的半固态电池技术已处于实验室向中试转换阶段,计划2019年建设中试线。同时,国轩高科更紧密关注着包括固态电解质在内的上游关键原材料的研发与产业化进度。

赣锋锂业固态锂电池产品处于试验阶段,已通过多项第三方安全测试。

中国电动汽车百人会执行副理事长、中国科学院院士欧阳明高强调,固态电池将成为动力电池远期发展的重要目标体系之一,虽然目前受到固固界面稳定性和金属锂负极可充性问题的制约,真正的全固态锂金属电池技术还远未成熟,但是从电解质的角度会从液态、半固态、固液混合,到固态,最后到全固态,将会成为未来固态电池的技术发展路线。

虽然目前固态电池仍处于研发推广阶段,并且面临技术难题、制造成本、量产规模化等方面的挑战,但不可否认,固态电池已经“箭在弦上”,未来将很可能成为百姓心中最理想的电动汽车用动力电池,为新能源汽车行业带来全新的技术变革。

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