鉅大LARGE | 點擊量：611次 | 2021年06月24日
固態(tài)鋰電池動力應(yīng)用的開發(fā)進展和趨勢分析
目前汽車電動化的趨勢已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到了普遍的認同，特斯拉2020年十二月十四日市值達到6000億美元，超過了包括大眾、豐田、日產(chǎn)、現(xiàn)代、通用汽車、福特汽車、本田汽車、菲亞特克萊斯勒以及標致等9大汽車制造商的市值總和便是這一趨勢最好的佐證。
至于電動汽車取代燃油車的速率，在不考慮政策影響下很大程度上取決于解決目前電動汽車兩個核心問題續(xù)航里程和安全性的進度。
2020年鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)進入第30個年頭，科學(xué)界普遍認為傳統(tǒng)鋰離子電池性能已接近極限，電池技術(shù)將進入一個新的變革周期。固態(tài)鋰離子電池近年被越來越廣泛的接受為可繼承鋰離子電池地位的二次電池技術(shù)，并有望從根本上同時解決影響電動汽車續(xù)航里程不夠和安全性能差這兩大核心問題。
備注：鋰二次電池根據(jù)電解質(zhì)不同可分為液態(tài)鋰離子電池，混合固液電解質(zhì)鋰離子電池和全固態(tài)鋰離子電池三大類。其中全固態(tài)鋰離子電池是指：一種使用固體電極及固體電解質(zhì)隔膜材料，不含有任何液體的鋰二次電池?！驹S曉雄、李泓,《儲能科學(xué)與技術(shù)》7(2018)1-5.】
現(xiàn)在固態(tài)鋰離子電池持續(xù)升溫，美國、日本、我國、歐洲、韓國都在投入且成果不斷涌現(xiàn)。隨著美國從事固態(tài)鋰離子電池研發(fā)的初創(chuàng)公司QuantumScape近日宣布將通過特殊收購方式在紐交所上市，近期估值超過200億美元，更是將固態(tài)鋰離子電池的關(guān)注度推向了新的高點。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
日本豐田日前也公布正在開發(fā)使用固態(tài)鋰離子電池的汽車，該汽車在同等條件下的續(xù)航里程可以明顯超過采用傳統(tǒng)鋰離子電池的汽車，并計劃將在2022年后實現(xiàn)固態(tài)鋰離子電池的商品化。
在國內(nèi)，贛鋒鋰業(yè)、北京衛(wèi)藍、寧德時代、輝能科技、清陶新能源、中科院上海硅酸鹽研究所、中科院物理研究所、中科院寧波材料所等在內(nèi)的公司和科研院所都在積極發(fā)力固態(tài)鋰離子電池的研究開發(fā)，汽車制造公司豐田汽車、奔馳汽車、大眾汽車、寶馬汽車、通用汽車、一汽、東風(fēng)、上汽集團都已在大力投入資源支持該方向的發(fā)展。
其中贛鋒鋰業(yè)是國內(nèi)開展固態(tài)鋰離子電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)化布局的先行者，據(jù)其公布的通告由其專門從事固態(tài)鋰離子電池研發(fā)生產(chǎn)的浙江鋒鋰新能源科技有限公司研發(fā)的第一代混合固液電解質(zhì)電池產(chǎn)品已通過多項第三方安全測試和多家客戶送樣測試，單體容量可達到40Ah以上，能量密度到達235~280Wh/kg，1000次循環(huán)后容量保持率大于90%，電池單體具備5C倍率的充放電能力，其40Ah固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)品已定型量產(chǎn)，產(chǎn)品的安全指標和綜合性能通過測試達到成熟產(chǎn)品水平。贛鋒鋰業(yè)投資的2億瓦時固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)線已于2020年初順利投產(chǎn)。其研發(fā)第二代固態(tài)鋰離子電池將發(fā)展基于高鎳三元正極、含金屬鋰負極材料的固態(tài)鋰離子電池，產(chǎn)品能量密度超過350Wh/kg，目前循環(huán)壽命可以達到近400次；研制的能量密度超過420Wh/kg的金屬鋰負極的固態(tài)電芯已在特殊領(lǐng)域開始應(yīng)用。
在十二月十九日舉辦的第六屆全國固態(tài)鋰離子電池研討會上，贛鋒鋰業(yè)首席科學(xué)家、浙江鋒鋰新能源科技有限公司總經(jīng)理許曉雄博士對固態(tài)鋰離子電池動力應(yīng)用發(fā)展趨勢進行了分析，他指出：
1.日前逐漸進入應(yīng)用的新一代磷酸鐵鋰離子電池刀片電池，同時基于磷酸鐵鋰離子電池的CTP電池包技術(shù)，其能量密度比傳統(tǒng)鐵鋰離子電池提升20%，還可降低成本。預(yù)計未來2-3年內(nèi)，LFP動力鋰電池市場份額將會提升。
備注：CTP技術(shù)全稱CellToPack，即無模組技術(shù)，現(xiàn)有兩種技術(shù)路線，一是徹底取消模組的方法，以類似刀片電池為代表大容量單體動力鋰電池；二是大模組方法，以CTP技術(shù)為代表，如圖所示。
2.從能量密度等方面看，LFP電池始終有其局限性，電池包達到180Wh/kg應(yīng)該屬于其天花板。刀片電池或CTP屬于結(jié)構(gòu)或生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新，不管是LFP、三元或?qū)淼男麦w系，都可以采取CTP技術(shù)。
電池包能量密度假如要大于250Wh/kg，傳統(tǒng)三元液態(tài)離子電池安全性能達不到要求，通過模組管控會新增成本。那么，低/無鈷正極的固態(tài)鋰離子電池技術(shù)結(jié)合CTP技術(shù)，可以兼顧解決能密、安全和降本的需求，屬于未來動力鋰電池發(fā)展的必然趨勢。
根據(jù)許曉雄博士介紹，浙江鋒鋰目前擁有固態(tài)鋰離子電池與固態(tài)鋰金屬電池兩代技術(shù)，可應(yīng)用于3C、動力等多個領(lǐng)域。公司的電池通過了多家權(quán)威第三方檢測機構(gòu)認證，其優(yōu)異的電性能與極高的安全性能得到了眾多國內(nèi)外知名公司的認可。實現(xiàn)了從235Wh/kg到420Wh/kg固態(tài)鋰離子電池系列產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)品可通過全面的動力鋰電池安全性能測試要求，尤其是在極端安全表現(xiàn)，比如針刺、過充、擠壓、高溫沖擊等方面表現(xiàn)亮眼，綜合這些性能表現(xiàn)和比較現(xiàn)在公開報道各方數(shù)據(jù)，其技術(shù)水準已然達到了國內(nèi)外領(lǐng)先水平。
