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固態(tài)電池:臨界點的終極對決
日期:2022-05-19   [復制鏈接]
責任編輯:sy_qianjiao 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
如今固態(tài)電池領域愈發(fā)火熱,在市場的推動下,越來越多的玩家進入,并開啟新一輪競爭,期待盡快迎來固態(tài)電池商業(yè)化,助力新能源汽車發(fā)展。

1、發(fā)展風向標

中國科學院院士歐陽明高表示,按時間軸來看,未來電池材料體系的發(fā)展趨勢主要分為三個階段:2025年產業(yè)化目標是批量生產的電池普遍達到350瓦時/公斤,主要包括常規(guī)鋰離子電池材料、固液混合材料、鈉離子、鉀離子等液態(tài)電池材料體系。2030年的目標是達到400瓦時/公斤,全方位實現(xiàn)產業(yè)化,該階段將實現(xiàn)液態(tài)到固態(tài)的過渡,包括液態(tài)高電壓、厚電極、少電解液;正極高鎳如Ni95,負極硅碳;以及準固態(tài)電池體系。2030年應該是轉向全固態(tài)電池發(fā)展的一個關鍵節(jié)點,預計國內全固態(tài)電池占比不會超過1%。2035年的目標是達到500瓦時/公斤,實現(xiàn)產業(yè)化。包括全固態(tài)電池、鋰硫電池以及高容量富鋰錳基材料,而且電壓窗口會提高到5伏。但不是實車正常使用的,而是處于實驗室階段或者特殊用途的。

日前,伊維經濟研究院副院長吳輝在接受《新能源汽車報》記者采訪時表示,未來動力電池的發(fā)展方向中有三方面至關重要,在電解液方向上,固態(tài)電池是未來重要的發(fā)展方向;在正極材料方面,高鎳是電池能量密度進一步提升以及降成本的有效方式;在負極材料方面,硅碳負極可提升電池能量密度,將成為未來材料升級的方向。

一位動力電池領域專家在接受《新能源汽車報》記者采訪時說道:“以后動力電池的重要發(fā)展方向還是固態(tài)電池。”

顯然,固態(tài)電池早已成為動力電池突破的風向標,同時也成為各企業(yè)追逐的下一個目標。因為固態(tài)電池的優(yōu)勢相比目前其他動力電池來說更勝一籌,它具有更高的安全性,以及高比能。相比目前最熱的4680大圓柱電池來說,仍然是動力電池中的佼佼者。

2、開辟新賽道

在今年年初,贛鋒鋰業(yè)與東風合作,固態(tài)電池首次裝車東風,東風E70電動車正式完成交付。清陶能源發(fā)布完成新一輪融資,主要投資方是上汽、北汽、國壽資本、國開制造業(yè)轉型升級基金等,其中上汽為第二次參投,北汽則是第三次參投。3月24日,衛(wèi)藍新能源發(fā)生工商變更,其投資方增加了小米、華為等跨界造車新勢力。

近期炙手可熱的非4680大圓柱電池莫屬,特斯拉帶頭,眾多企業(yè)紛紛“下注”,欲搶跑新賽道。大圓柱電池熱鬧的同時,固態(tài)電池也絲毫沒有“懈怠”,眾車企近期接連發(fā)布純電動汽車事業(yè)領域的最新舉措,其中不乏固態(tài)電池的最新進展,勁頭十足。兩個目前都處于“神秘期”的動力電池,也在暗暗進行著一場較量。相信很多人都很好奇,兩者相比,到底哪個更勝一籌?

清陶(昆山)能源發(fā)展有限公司總經理李崢告訴《新能源汽車報》記者:“4680電池與固態(tài)電池沒法做比較。因為固態(tài)電池是材料體系上的創(chuàng)新,4680大圓柱電池是形狀上的改變。4680本質上是液態(tài)電池,是三元鋰電池的一種類型。目前液態(tài)電池最高能量密度的是NCM811高鎳電池,但是其安全系數(shù)不夠,容易造成熱失控,導致起火等問題。但是對固態(tài)電池來說,一切都處在起跑線,一切皆有可能,高鎳8系材料如果用到固態(tài)電池中將會相對穩(wěn)定,甚至可以搭載9系高鎳材料,而且在形狀上也可以進行創(chuàng)新。固態(tài)電池是一個新賽道,而不是階段性的一個產品,其電解質安全性更高,正負極材料選擇性更大。

中國科學院物理研究所研究員李泓表示,固態(tài)電池有可能在一些方面具有優(yōu)勢:首先是能夠充電到更高的電壓,正極材料不容易析氧,負極可以含有金屬鋰,不容易和鋰持續(xù)發(fā)生副反應,也不容易熱失控,不容易脹氣,高溫穩(wěn)定性好。這些優(yōu)點使得固態(tài)電池的電芯有可能具備本質安全的特性,可以把電芯容量尺寸做大、能量密度提高、模組集成效率提高,允許更高的充放電倍率和高溫運行,支持絕熱和自加熱的熱管理。電芯做大以后也方便植入多元傳感器,同時具有超長的循環(huán)壽命。另外,因為固態(tài)電解質沒有持續(xù)副反應,整個材料體系對雜質不敏感,同時也更方便地支持干法電極工藝,有可能簡化后段工藝,也更支持預鋰化工藝,從而提高生產效率,顯著降低電池的成本。

3、半固態(tài)先行

4月11日,日產正式公布疊層軟包全固態(tài)電池電芯的試點生產設施,并計劃在2028年實現(xiàn)固態(tài)電池大規(guī)模量產,同年將推出首款搭載獨創(chuàng)全固態(tài)電池的電動車型。4月12日,本田汽車發(fā)布將在2020年代后半期,加快新一代電池的自主研發(fā),并計劃投資約430億日元,為目前正在開發(fā)的全固態(tài)電池建設示范生產線,建成投產后,計劃用于2020年代后半期推出的車型中。此前,蔚來發(fā)布150kWh固態(tài)電池,可實現(xiàn)360Wh/kg的能量密度,突破1000km續(xù)航,預計2022年第四季度開始交付。眾車企都緊盯固態(tài)電池,距離目標Deadline臨近,固態(tài)電池發(fā)展如何?

李崢向《新能源汽車報》記者介紹了固態(tài)電池的進化可能會經歷三代,第一代能量密度在360-370Wh/kg,液體的含量是現(xiàn)有液態(tài)電池的一半;第二代能量密度可達400-500Wh/kg,液體含量占電池整體僅3%左右;第三代將是全固態(tài)電池,能量密度目標達到500Wh/kg以上。固態(tài)電池的量產也需要對產業(yè)鏈進行培育,目前可以實現(xiàn)量產的是第一代,也可以叫做半固態(tài)電池,基于傳統(tǒng)動力電池產業(yè)鏈70%可以延用,30%需要創(chuàng)新,第二代固態(tài)電池在產業(yè)鏈設備方面就需要進行70%的創(chuàng)新。同時生產規(guī)?;€不夠,固態(tài)電池的產業(yè)化還需要時間。但固態(tài)電池的優(yōu)勢顯而易見,更高的安全性和能量密度,同時在制程上的減少,可以實現(xiàn)動力電池一致性的提高和制造成本的降低。目前可以實現(xiàn)量產的半固態(tài)電池相較普通方形液態(tài)電池來講,成本方面持平,同等體積下電量可提升35%左右。

贛鋒鋰業(yè)市場總監(jiān)孫一帆在接受《新能源汽車報》記者采訪時表示,固態(tài)電池的商業(yè)化是個漫長的過程,除了整個行業(yè)都缺乏一次甚至數(shù)次革命性的技術突破外,在全固態(tài)電池的材料路線、生產工藝選擇上,也面臨著很多不確定性。不過也有可以期待的點,如今固態(tài)電池領域愈發(fā)火熱,在市場的推動下,相信隨著越來越多的玩家進入,能更早迎來固態(tài)電池商業(yè)化的一天。目前看來,就車用動力電池而言,半固態(tài)從技術與生產的角度已經具備商業(yè)化的能力,由于其更加安全的特性,是目前綜合性能最適合的產品,相對全固態(tài)在成本、倍率、車況下循環(huán)壽命方面具備優(yōu)勢,不是一個簡單的過渡態(tài),相當長時間內都會有市場應用。

新能源汽車的發(fā)展離不開動力電池的創(chuàng)新,更需要電化學體系上的創(chuàng)新,除了高比能,安全是關乎駕乘安全的核心話題。固態(tài)電池憑借其優(yōu)勢開辟動力電池產業(yè)新賽道,受到市場廣泛關注,期待其上車后的精彩表現(xiàn)。

原標題:固態(tài)電池:臨界點的終極對決 
 
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來源:新能源汽車報
 
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