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五年專注研發動力電池系統

提供高價值產品的動力電池系統集成專家

技術待解!固體電池商業化“為時尚早”

來源:騰利恒欣    時間:2018-12-26

       曾經,國內外的汽車巨頭都把目光瞄準了動力電池。而這一次,風向轉變,新一代高效固體電池成為各大車企爭奪的“香餑餑”。


        近日,日本新能源產業技術綜合開發機構宣布與豐田公司和松下等企業啟動新一代高效率電池(固體電池)的核心技術的開發。 該項目力爭在2022年之前,確立固體電池核心技術。到2030年前后,將每千瓦時電池組的成本降至鋰電池的1/3左右,將快速充電時間縮短至1/3(即10分鐘)。據《日本經濟新聞》稱,日本政府加大全固態電池研發力度的目的之一是重新占據市場主導地位。在車用電池領域,日本企業走在前列,2013年占據全球70%的市場份額,但2013年市場占有率僅為3%的中國企業,到2016年已擴大到26%,而日本企業則減至41%。

    “在鋰電池領域,日本企業已被中國企業趕超,在固態電池項目中,日本將舉全國之力推進研發,力爭奪回電池產業的霸權,這種競爭會激勵中國的企業加倍努力?!?/span>
       事實上,在固態電池研發方面,我國在稍早之前對于固態電池方面的研發就已經取得了一定的成果。據資料顯示,中國科學院作為科技國家隊,在固態電池的研發上,也起到了排頭兵的作用。早在2013年11月,中國科學院就布局了一個戰略先導項目,希望能基于納米技術,研究開發一些能夠實際應用的先進材料和電池技術,目標是300 Wh/kg。在固態電池開發方面,中國科學院旗下的5個研發團隊也都取得了階段性進展。業內人士認為,在短期或中期內,固態電池可能實現突破,固態電池會用鋰金屬作為負極,提高能量密度,能夠解決當前產業面臨的許多問題。

搶占“高點”

      當一項新的技術出現時,總會讓人“為之一振”。而固態電池就是讓國內外車企巨頭們熱血沸騰的投資“風口”。

      固態電池由于其安全性高、壽命長等特點,成為各大車企爭奪的目標。據了解,比亞迪在去年8月申請了一種全固態鋰離子電池正極復合材料及固態鋰離子電池發明專利。今年1月,比亞迪在投資者互動平臺表示,公司正在積極推進固態電池項目商用。

      有媒體報道稱,寶馬公司將攜手電池技術公司SolidPower共同研發全新的固態電池。SolidPower之前宣稱其在固態電池技術方面迎來了突破,這家公司在鋰電池中混合了高容量的金屬鋰負極,并打造出了一種全新的固態電池,在重量相同的情況下,其電量為傳統鋰電池的2-3倍。

       稍早之前,電動汽車制造商菲斯克(Fisker)也申請了固態電池專利。有報道稱,Fisker的專利中曾描述,固態電池以靈活的、優越的能量密度。新電池將采用三維實體電極,提供相當于當前鋰離子電池2.5倍的能量密度。

        毫無疑問,當前,在汽車領域,雖然固態電池還未進入商業化,但從目前國內外各大車企們的布局動作來看,競爭也已出現了“苗頭”。目前,寧德時代、現代、三星、LD等多個企業涉及該領域。 一位業內人士還告訴記者,固態電池今后的發展潛力巨大,未來幾十年中,大量使用固態電池的可能性非常大。目前有很多電池都出現了產能過剩的現象,而鋰電池也會被新一代產品所替代。

       資料顯示,在固態電池方面,歐洲比較知名的是法國博洛雷Bolloré,它采用的是聚合物電解質體系。博洛雷公司的電動汽車“Bluecar”配備了其子公司Batscap生產的30kwh金屬鋰聚合物電池(LMP)采用Li-PEO-LFP材料體系,這些電動車已有2900輛投入使用。

       深圳市固廢環??萍加邢薰径麻L高長臣在接受《中國產經新聞》記者采訪時認表示,固態電池結構中不含有液體,所有材料都以固體形式存在的儲電電池。固態電池與其帶有液體電解質的固態電池相比,從理論和商家分析其優點是器件薄體積小,重量輕、能量密度高,充電快,這也較大程度縮短充電時間并大幅提高車輛的續航里程。

技術待解

      根據NEDO的統計數據顯示,2002~2014年間,全球與固態電池相關的專利申請總數為6498件。其中,日本占54%,遠遠高于中國(16%)和美國(10%),擁有固態電池專利數量最多的企業是豐田汽車,該公司宣布最早或于2022年實現固態電池的商業化應用。據了解,這種新型電池單次充電后,可以支持電動汽車持續行駛804公里。另外,充電時間也縮短到一分鐘。在成本方面,由于材料和制造方面的進步,它的成本僅為常規鋰離子電池2020年預計成本的1/3。資料顯示,全固態鋰電池當前能量密度約400Wh/Kg,預估最大潛力值達900Wh/Kg。但是固態電解質具有高的電阻,在功率密度方面還存在一些待解決的問題,需要從固態電解質、正負極材料上著手,一旦這些問題能夠有效解決,必將在未來掀起一場新的電池革命。談及固體電池目前的現狀,華南智慧創新研究院院長曾海偉在接受《中國產經新聞》記者采訪時說,固態電池的優勢不言而喻。但目前,固態電池還處于初步階段。

       曾海偉說,就現有的技術,目前固態電池還不能實現商業化,能夠實現規?;钠髽I也是“鳳毛麟角”。高長臣認為,縱觀國內外固態電池生產廠商的產品和宣傳,能夠讓廣大消費者滿意的產品并不多,一些產品在實際應用中與商家宣傳的功能也大相徑庭。不難看出,在眾多電池體系中,雖然固態電池被認為是一種比鋰離子電池更安全,電極電流密度更高的電池,但業內對于固態電池的發展持有謹慎觀點。
       日產研究與先進工程高級副總裁淺見孝雄曾表態稱,盡管固態電池在實驗室中確實能起作用,但如果將其做大并放入汽車中,在續航里程、安全和成本方面仍無法得到保障,該技術還需要更多突破。他認為,到2025年前,固態電池技術還無法完善地應用在電動汽車上,其中的障礙包括成本和生產難度等。

     高長臣表示,參照國內外有名氣電池商家在固態電池技術,可以說是各有千秋。各商家們在固態電池技術上取長補短,盡早推出安全性能高、充電速度快、使用壽命長且續航里程在450—600公里以上的固態電池。

    “在固態電池發展方面,國家還應該出臺鼓勵支持的政策,這樣,固態電池才能真正進入市場,實現商業化?!痹ブ赋?,隨著技術不斷成熟,相信在未來幾十年,固態電池會迎來較好的發展機遇。



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