技术待解!固体电池商业化“为时尚早”

锂电产业2018-07-10 14:56

曾经,国内外的汽车巨头都把目光瞄准了动力电池。而这一次,风向转变,新一代高效固体电池成为各大车企争夺的“香饽饽”。

技术待解!固体电池商业化“为时尚早”

近日,日本新能源产业技术综合开发机构宣布与丰田公司和松下等企业启动新一代高效率电池(固体电池)的核心技术的开发。

该项目力争在2022年之前,确立固体电池核心技术。到2030年前后,将每千瓦时电池组的成本降至锂电池的1/3左右,将快速充电时间缩短至1/3(即10分钟)。据《日本经济新闻》称,日本政府加大全固态电池研发力度的目的之一是重新占据市场主导地位。在车用电池领域,日本企业走在前列,2013年占据全球70%的市场份额,但2013年市场占有率仅为3%的中国企业,到2016年已扩大到26%,而日本企业则减至41%。

“在锂电池领域,日本企业已被中国企业赶超,在固态电池项目中,日本将举全国之力推进研发,力争夺回电池产业的霸权,这种竞争会激励中国的企业加倍努力。”

事实上,在固态电池研发方面,我国在稍早之前对于固态电池方面的研发就已经取得了一定的成果。

据资料显示,中国科学院作为科技国家队,在固态电池的研发上,也起到了排头兵的作用。早在2013年11月,中国科学院就布局了一个战略先导项目,希望能基于纳米技术,研究开发一些能够实际应用的先进材料和电池技术,目标是300 Wh/kg。在固态电池开发方面,中国科学院旗下的5个研发团队也都取得了阶段性进展。

业内人士认为,在短期或中期内,固态电池可能实现突破,固态电池会用锂金属作为负极,提高能量密度,能够解决当前产业面临的许多问题。

抢占“高点”

当一项新的技术出现时,总会让人“为之一振”。而固态电池就是让国内外车企巨头们热血沸腾的投资“风口”。

固态电池由于其安全性高、寿命长等特点,成为各大车企争夺的目标。据了解,比亚迪在去年8月申请了一种全固态锂离子电池正极复合材料及固态锂离子电池发明专利。今年1月,比亚迪在投资者互动平台表示,公司正在积极推进固态电池项目商用。

有媒体报道称,宝马公司将携手电池技术公司SolidPower共同研发全新的固态电池。SolidPower之前宣称其在固态电池技术方面迎来了突破,这家公司在锂电池中混合了高容量的金属锂负极,并打造出了一种全新的固态电池,在重量相同的情况下,其电量为传统锂电池的2-3倍。

稍早之前,电动汽车制造商菲斯克(Fisker)也申请了固态电池专利。有报道称,Fisker的专利中曾描述,固态电池以灵活的、优越的能量密度。新电池将采用三维实体电极,提供相当于当前锂离子电池2.5倍的能量密度。

毫无疑问,当前,在汽车领域,虽然固态电池还未进入商业化,但从目前国内外各大车企们的布局动作来看,竞争也已出现了“苗头”。目前,宁德时代、现代、三星、LD等多个企业涉及该领域。

一位业内人士还告诉《中国产经新闻》记者,固态电池今后的发展潜力巨大,未来几十年中,大量使用固态电池的可能性非常大。目前有很多电池都出现了产能过剩的现象,而锂电池也会被新一代产品所替代。

资料显示,在固态电池方面,欧洲比较知名的是法国博洛雷Bolloré,它采用的是聚合物电解质体系。博洛雷公司的电动汽车“Bluecar”配备了其子公司Batscap生产的30kwh金属锂聚合物电池(LMP)采用Li-PEO-LFP材料体系,这些电动车已有2900辆投入使用。

深圳市固废环保科技有限公司董事长高长臣在接受《中国产经新闻》记者采访时认表示,固态电池结构中不含有液体,所有材料都以固体形式存在的储电电池。固态电池与其带有液体电解质的固态电池相比,从理论和商家分析其优点是器件薄体积小,重量轻、能量密度高,充电快,这也较大程度缩短充电时间并大幅提高车辆的续航里程。

技术待解

根据NEDO的统计数据显示,2002~2014年间,全球与固态电池相关的专利申请总数为6498件。其中,日本占54%,远远高于中国(16%)和美国(10%),拥有固态电池专利数量最多的企业是丰田汽车,该公司宣布最早或于2022年实现固态电池的商业化应用。

据了解,这种新型电池单次充电后,可以支持电动汽车持续行驶804公里。另外,充电时间也缩短到一分钟。在成本方面,由于材料和制造方面的进步,它的成本仅为常规锂离子电池2020年预计成本的1/3。

资料显示,全固态锂电池当前能量密度约400Wh/Kg,预估最大潜力值达900Wh/Kg。但是固态电解质具有高的电阻,在功率密度方面还存在一些待解决的问题,需要从固态电解质、正负极材料上着手,一旦这些问题能够有效解决,必将在未来掀起一场新的电池革命。

谈及固体电池目前的现状,华南智慧创新研究院院长曾海伟在接受《中国产经新闻》记者采访时说,固态电池的优势不言而喻。但目前,固态电池还处于初步阶段。

曾海伟说,就现有的技术,目前固态电池还不能实现商业化,能够实现规模化的企业也是“凤毛麟角”。

高长臣认为,纵观国内外固态电池生产厂商的产品和宣传,能够让广大消费者满意的产品并不多,一些产品在实际应用中与商家宣传的功能也大相径庭。

不难看出,在众多电池体系中,虽然固态电池被认为是一种比锂离子电池更安全,电极电流密度更高的电池,但业内对于固态电池的发展持有谨慎观点。

日产研究与先进工程高级副总裁浅见孝雄曾表态称,尽管固态电池在实验室中确实能起作用,但如果将其做大并放入汽车中,在续航里程、安全和成本方面仍无法得到保障,该技术还需要更多突破。

他认为,到2025年前,固态电池技术还无法完善地应用在电动汽车上,其中的障碍包括成本和生产难度等。

高长臣表示,参照国内外有名气电池商家在固态电池技术,可以说是各有千秋。各商家们在固态电池技术上取长补短,尽早推出安全性能高、充电速度快、使用寿命长且续航里程在450—600公里以上的固态电池。

“在固态电池发展方面,国家还应该出台鼓励支持的政策,这样,固态电池才能真正进入市场,实现商业化。”曾海伟指出,随着技术不断成熟,相信在未来几十年,固态电池会迎来较好的发展机遇。


        来源:网络
责任编辑:小张
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