編者按:電動汽車發(fā)展如火如荼,隨之產(chǎn)生的動力電池安全問題也越來越引人關(guān)注。因此,能量密度高、壽命長、重量輕、安全性高的固態(tài)電池成為了眾多動力電池企業(yè)提高電池安全性的努力方向之一。
傳統(tǒng)鋰電池中隔膜和電解液加起來占據(jù)了電池近40%的體積和25%的重量,因此,使用固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池在減小體積和質(zhì)量上顯現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。此外,由于固態(tài)電池里的材料都以固態(tài)形式存在,因此固態(tài)電池的安全性相對較高,不易出現(xiàn)電池漏液、電解質(zhì)揮發(fā)、高溫下發(fā)生副反應(yīng)等問題,使用壽命也因此提升。在能量密度上,固態(tài)電池的能量密度為傳統(tǒng)鋰電池的2.5-3倍,將其用于電動汽車動力驅(qū)動,可以大大提升續(xù)航里程。
但就目前的技術(shù)而言,固態(tài)電池仍面臨固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率偏低的技術(shù)難題(固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面是固體接觸固體狀態(tài),有效接觸弱,影響離子傳輸)。這一難題會導(dǎo)致充電過程能量損失,快充速度過慢。想要攻克這一難題,還需要投入大量的資金進行研究,這也間接提升了固態(tài)電池的制造成本。
目前,各國整車企業(yè)已紛紛推出裝載固態(tài)電池的電動汽車:
豐田:全固態(tài)電池電動汽車2022年上市
說起做技術(shù),日本人一直保持全球領(lǐng)先地位。
在動力電池領(lǐng)域,豐田正在研發(fā)由全固態(tài)電池提供動力的電動汽車。據(jù)了解,全固態(tài)電池電動汽車不僅可以增加續(xù)航里程還可將充電時間縮短至幾分鐘。根據(jù)豐田的計劃,這款電動汽車將于2022年上市銷售。
豐田官方發(fā)言人Kayo Doi表示,豐田希望能在2022年前后將全固態(tài)電池商業(yè)化,以此來彌補豐田與日產(chǎn)、特斯拉等電動汽車先導(dǎo)企業(yè)之間的差距。
菲斯克:充電一分鐘續(xù)航800公里
菲斯克(Fisker)2018年年初發(fā)布了搭載石墨烯固態(tài)電池的電動超跑Emotion,據(jù)稱該款電動汽車可實現(xiàn)“充電一分鐘續(xù)航800公里”。
菲斯克一直在做固態(tài)電池方面的研究,研究方向在于如何使動力電池的單次充電續(xù)航里程超過800公里,且充電速度快于傳統(tǒng)汽車加油的速度。據(jù)了解,菲斯克預(yù)計此項研究將于2023年正式應(yīng)用到電動汽車上。
動力方面,新車計劃搭載一套145kWh的電池組,綜合續(xù)航里程超過400英里(約644公里),最高時速可達161英里/小時(約合259公里/小時)??斐淠J较?,9分鐘可達到160公里的續(xù)航里程。
天際:固態(tài)電池樣車亮相展示
2019年年初,天際展出國內(nèi)首臺固態(tài)電池電動汽車ME7。天際董事長兼CEO張海亮透露,天際固態(tài)電池將于2021年批量生產(chǎn)并裝車上市。屆時,天際將成為中國首家采用批產(chǎn)固態(tài)電池技術(shù)的主機廠,天際ME7也將成為國內(nèi)首款以固態(tài)電池作為動力來源的新能源車。
根據(jù)規(guī)劃,2019年天際將推出能量密度大幅增加的新一代固態(tài)電池產(chǎn)品,顯著提升循環(huán)壽命、電導(dǎo)率、批量工藝成熟度等關(guān)鍵指標(biāo)。張海亮表示,預(yù)計到2021年,天際固態(tài)電池電芯能量密度可達300Wh/kg以上,PACK能量密度達到220Wh/kg,達到初步商業(yè)化的技術(shù)狀態(tài)。
事實上,不光是整車企業(yè),動力電池企業(yè)同樣在固態(tài)電池領(lǐng)域奮勇爭先:
比亞迪很早就開始布局固態(tài)電池的相關(guān)研發(fā)工作,據(jù)了解,比亞迪已將固態(tài)電池作為下一步研發(fā)重點,目前已經(jīng)在做小規(guī)模的試用。
寧德時代在固態(tài)電池領(lǐng)域也早有布局。據(jù)董事長曾毓群此前介紹,寧德時代正在加速推進電動汽車用的全固態(tài)鋰金屬電池研發(fā)的步伐,在聚合物、硫化物基固態(tài)電池及全固態(tài)電池制造工藝方面,也分別開展了相關(guān)的研發(fā)工作并取得了初步進展。
國軒高科的半固態(tài)電池技術(shù)已處于實驗室向中試轉(zhuǎn)換階段,計劃2019年建設(shè)中試線。同時,國軒高科更緊密關(guān)注著包括固態(tài)電解質(zhì)在內(nèi)的上游關(guān)鍵原材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進度。
贛鋒鋰業(yè)固態(tài)鋰電池產(chǎn)品處于試驗階段,已通過多項第三方安全測試。
清陶能源已開發(fā)出單體能量密度達到430Wh/kg的高能量密度全固態(tài)電池,在量產(chǎn)階段可輕松達到300Wh/kg以上。2018年11月,其建成的全國首條固態(tài)鋰電池產(chǎn)線已正式投產(chǎn),該條總投資達1億元的生產(chǎn)線產(chǎn)能規(guī)模為0.1GWh,已經(jīng)量產(chǎn)出第一批固態(tài)電池產(chǎn)品,目前可日產(chǎn)1萬顆電芯。
中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長、中國科學(xué)院院士歐陽明高強調(diào),固態(tài)電池將成為動力電池遠(yuǎn)期發(fā)展的重要目標(biāo)體系之一,雖然目前受到固固界面穩(wěn)定性和金屬鋰負(fù)極可充性問題的制約,真正的全固態(tài)鋰金屬電池技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟,但是從電解質(zhì)的角度會從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合,到固態(tài),最后到全固態(tài),將會成為未來固態(tài)電池的技術(shù)發(fā)展路線。
原標(biāo)題:備受期待的固態(tài)電池,目前已實現(xiàn)了怎樣的進展?