鉅大LARGE | 點擊量:571次 | 2023年01月09日
鋰電池宿命:繞不過的固態(tài)電池
衛(wèi)藍新能源車用固態(tài)鋰電池
假如鋰電池一直就用在電子產(chǎn)品上,人們應(yīng)該會對它感到滿意它足夠輕巧,又能攜帶足夠的電量。
但是隨著鋰電池用到了電動汽車上,人們開始對它挑剔起來,能量密度能不能再提高?壽命能不能更長?尤其是:能不能更安全?
于是,人們想起了當(dāng)初的固態(tài)鋰金屬電池,并將它作為最有可能接替鋰電池的下一代電池技術(shù)。
在鋰電池的發(fā)展道路上,液態(tài)鋰電池和固態(tài)鋰金屬電池,可以說是同根而生,各自發(fā)展。液態(tài)鋰電池成就巨大,應(yīng)用廣泛,固態(tài)鋰金屬電池則遲遲沒有突破充電難題。
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%
但是,三十年河?xùn)|,三十年河西,固態(tài)鋰金屬電池,正在迎來搶班奪權(quán)的機會。不少動力鋰電池公司、車企,都摩拳擦掌,試圖在這一次技術(shù)迭代中,搶得先機,顛覆現(xiàn)在有的格局。
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一次電池向二次電池的艱難一步
一切先從了解鋰元素開始。
鋰元素的原子量是6.94,是金屬中最輕的。鋰元素的標準電極電位是-3.045V;在金屬中最低;此外,鋰元素的比容量也是金屬中最高,同時其電化學(xué)當(dāng)量最小。
以上四大特點,使鋰電池體系在理論上能獲得金屬電池中最大的能量密度,因此它順理成章地進入了電池設(shè)計者的視野。
(1)鋰原電池(鋰一次電池)取得巨大成功
最早一批研究采用鋰金屬做電池的化學(xué)家可以追溯到1912年。
由于鋰的標準還原電位最低,他們先確定以鋰金屬作為負極的思路。
但是之后的40多年里,鋰金屬電池沒有獲得進展。
正所謂成也蕭何敗蕭何,鋰太過活潑,就像個淘氣的小男孩兒,很難安靜的呆在那里,鋰幾乎能和任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),管理和利用難度非常大,如何做電池?
因此,化學(xué)家們的第一步是找到能降伏它的物質(zhì)。
曙光出現(xiàn)在1958年。
這一年,美國化學(xué)家威廉西德尼哈里斯發(fā)現(xiàn),金屬鋰在熔鹽、液體SO2的非水解電解液中,以及加入鋰鹽的有機溶劑中的穩(wěn)定性很好。
這是鋰電池應(yīng)用史上的巨大突破。
電解液的方向基本確定后,就要尋找合適的正極材料:能夠和金屬鋰匹配的高容量材料。
科學(xué)家們在摸索的過程中發(fā)現(xiàn)了兩條路徑:一是具有層狀結(jié)構(gòu)的電極材料;二是二氧化錳為代表的過渡金屬氧化物。
過渡金屬氧化物率先獲得成功,日本三洋率先生產(chǎn)出鋰原電池,鋰電池終于從概念變成了商品。
1976年,鋰碘原電池出現(xiàn)。接著,許多用于醫(yī)藥領(lǐng)域的專用鋰電池應(yīng)運而生,其中鋰銀釩氧化物電池最為暢銷,它占據(jù)植入式心臟設(shè)備用電池的大部分市場份額。
自此,鋰電池獲得了巨大成功。但是,它們還是一次電池,也就是不可以充電。
(2)鋰二次電池的挫敗
雖然鋰一次電池取得了巨大成功,但要想使鋰電池反應(yīng)變得可逆,做出可充電的電池(二次電池),并沒那么簡單。
不過,在鋰一次電池被應(yīng)用到如手表、計算器以及可植入醫(yī)學(xué)儀器等領(lǐng)域時,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),無機物和堿金屬(鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁)反應(yīng)時,具備很好的可逆性這為電池可充電供應(yīng)了基礎(chǔ)。
如何實現(xiàn)可逆性便成為鋰二次電池的著手點。
可逆性源于材料的層狀結(jié)構(gòu),也就是前文提到的另一條正極材料路徑。層狀結(jié)構(gòu)的材料的特點可以使微粒嵌入和脫出,而該宿主材料結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變。假如這個反應(yīng)足夠穩(wěn)定,那么鋰二次電池的就算研發(fā)成功了。
簡單地說,就是放電時鋰離子嵌入到宿主的晶格結(jié)構(gòu)中(還原+嵌入),其相反的過程(氧化+脫嵌)使體系回復(fù)到原來的狀態(tài)。
鋰嵌入反應(yīng)示意圖
20世紀60年代,學(xué)術(shù)界對這種嵌入化合物理解還是模糊不清的,只了解它和硫(或氧)族化合物有關(guān),具有電化學(xué)活性,在電化學(xué)反應(yīng)中的可逆性良好等。
沿著這一思路深入研究,1972年時,Exxson公司(經(jīng)營石油天然氣等化工品,1999年和美孚合并成??松梨冢┙K于研發(fā)出第一塊商品化鋰金屬二次電池。
Exxon公司用TiS2正極、鋰金屬為負極,并采用電解液的電池體系。實驗表明,Li/TiS2性能表現(xiàn)良好:和過量的鋰金屬負極搭配,TiS2的穩(wěn)定性允許它深度循環(huán)近1000次,每次循環(huán)損失低于0.05%。
從實驗數(shù)據(jù)看,鋰二次電池似乎成功了。
此時人們還沒發(fā)現(xiàn)鋰的另一個隱患枝晶。
1985年,MoliEnergy的加拿大公司,推出了AA型的電池,用二硫化鉬作為正極,金屬鋰作為負極。當(dāng)時大哥大手機就是使用這種電池。然而,這種電池問世不到半年,就發(fā)生了多起爆炸事故,被全球召回。盛極一時的Moli公司,從此一蹶不振,最終以被日本NEC公司收購,草草離場。
后期充放電機理的研究表明,鋰枝晶的生成正是罪魁禍首,它會刺穿電池隔膜,連接正負極,形成短路,從而導(dǎo)致起火燃燒。
所謂鋰枝晶,可以簡單理解為鋰電池在充電過程中鋰離子還原時形成的樹枝狀金屬鋰。
一方面,鋰枝晶生長到一定程度會刺穿隔膜,導(dǎo)致內(nèi)部短路,從而導(dǎo)致起火等情況發(fā)生;另一方面,其假如發(fā)生折斷又會出現(xiàn)死鋰,影響電池容量。
但是鋰枝晶形成原因非常復(fù)雜:一種說法是負極表面不平整,會給鋰枝晶的形成供應(yīng)場所和便利;還有一種說法是負極嵌入的鋰含量超過其承受范圍,多余的鋰離子在負極表面沉積導(dǎo)致。
形成原因復(fù)雜,也就意味著難以控制,鋰枝晶成為鋰電池發(fā)展中最大的障礙。
鋰枝晶的影響
科學(xué)家們又進行了多次的改良,但是都不奏效,自此鋰金屬二次電池研究停滯不前,采用液態(tài)電解質(zhì)的二次金屬鋰電池的探索宣告失敗。
此時,科學(xué)家們意識到要制造出鋰二次電池,必須采用顛覆性的方法,也是在此處,鋰電池的發(fā)展道路上出現(xiàn)了兩條跑道;一條跑道上要放棄鋰金屬負極的思路,采用相對安全的嵌入化合物代替鋰,誕生了鋰電池;而另一條跑道則是采用固態(tài)電解質(zhì)替換掉液態(tài)電解質(zhì)方法,目標是繼續(xù)采用鋰金屬做負極。
第一條跑道上,出現(xiàn)了改變歷史的人物MichelArmand。他為鋰電池的誕生,做出了巨大貢獻。貝爾實驗室和斯坦福大學(xué)的Armand團隊同時都在研究嵌入化合物。1972年,在以離子在固體中快速遷移為論題的學(xué)術(shù)會議上,Steel和Armand等學(xué)者對嵌入機理進行了詳細說明,這奠定了電化學(xué)嵌入概念的理論基礎(chǔ)。
1980年,Armand又提出了搖椅電池概念,即通過鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時,Li+從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極,負極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。
鋰電池的好處是負極中的鋰以作為離子被吸入碳材料中的狀態(tài)存在。因此,采用金屬鋰負極時出現(xiàn)的鋰枝晶情況大大改善,在安全性方面得到有效提升,率先進入產(chǎn)業(yè)化階段。
目前鋰電池已成為消費電子中不可或缺的零部件。
固態(tài)電池跑道上又發(fā)生了什么?
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固態(tài)鋰電池起步
1978年固態(tài)電解質(zhì)第一次被重視。固態(tài)電池即將第一次登上歷史舞臺。
19世紀末期,Wafburg發(fā)現(xiàn)一些固態(tài)化合物為純離子導(dǎo)體,有希望作為承擔(dān)導(dǎo)電功能的電解質(zhì)材料。1978年,又是MichelArmand,首次將這種聚合物電解質(zhì)作為鋰電池電解質(zhì)研究。
當(dāng)時,固態(tài)聚合物電解質(zhì)首先引起鋰金屬二次電池研發(fā)者的興趣,因為固態(tài)聚合物電解質(zhì)層可以做得很薄,電池可做成任意形狀而且防漏,并且可在一定程度上防止鋰枝晶的形成,改善電池的循環(huán)性能。
但在Armand最初提議之后的20年內(nèi),固態(tài)聚合物電解質(zhì)沒有在鋰電池應(yīng)用上取得實質(zhì)性的進展。離子導(dǎo)電率不高是其無法克服的障礙。沒有良好的離子導(dǎo)電率,研發(fā)者難以了解各種嵌入型電極材料和固態(tài)聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性如何,也無法得知固態(tài)聚合物電解質(zhì)在電池實際循環(huán)中的表現(xiàn)如何。
后來的研究指出,離子導(dǎo)電率不是讓固態(tài)聚合物電解質(zhì)止步不前的唯一原因。1994年,Armand發(fā)表了有關(guān)固態(tài)聚合物電解質(zhì)在鋰電池中的應(yīng)用前景評論,從電池設(shè)計到電池工程各個方面提出擔(dān)憂。例如相對液態(tài)電解質(zhì),固態(tài)聚合物電解質(zhì)存在界面阻抗高、離子導(dǎo)電率低等問題。
此外,固態(tài)聚合物電解質(zhì)在實際應(yīng)用中,對溫度的要求也十分高,要加熱系統(tǒng)加持,固態(tài)電池比能量的優(yōu)勢就被抵消。
其實除了固態(tài)聚合物電解質(zhì),固態(tài)電池方面還有另外兩大技術(shù)路線,分別是氧化物和硫化物方向,這三者性能參數(shù)各有優(yōu)劣。
固態(tài)聚合物電解質(zhì)的問題前面已經(jīng)說過,這里重要來介紹下另兩種。
氧化物路線重要分為薄膜型和非薄膜型。薄膜型容量很小,只能滿足微型電池的使用,不適用于汽車;而非薄膜型的綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異,且解決了生產(chǎn)問題,已經(jīng)可以給手機電池使用,但是界面接觸差、電阻高,要應(yīng)用在新能源汽車上,還要一定的時間。
硫化物技術(shù)難度最高,但是潛力很大,類似于天賦異稟的運動員,但是對環(huán)境要求較高,氧氣太多不行,容易被氧化;遇到水也不行,容易出現(xiàn)有害氣體,讓人非常頭疼。一些公司至今還要人工在手套箱內(nèi)生產(chǎn)硫化物固態(tài)電池,要大規(guī)模量產(chǎn),難度很大。
可以看到,固態(tài)電池的進展已經(jīng)被鋰電池遠遠落在了身后。
但是龜兔賽跑的故事告訴我們,跑得慢的不一定就會輸。
當(dāng)液態(tài)鋰電池問題暴露的時候,就是固態(tài)電池重回視線之時。
這一天似乎正在到來。
隨著能源、環(huán)境問題的爆發(fā),讓電動汽車的發(fā)展迎來春天。而電動汽車的發(fā)展使得液態(tài)鋰離子電解液安全性差的問題暴露無遺。
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液態(tài)鋰電池的安全隱患
鋰電池的問題出在電解質(zhì)上:有機溶劑作為電解液,極易燃燒。
尤其在后續(xù)金屬氧化物被引入,作為鋰電池的正極后,有機溶劑的缺點就更加明顯。
雖然手機爆炸事件也時有發(fā)生,但是由于這類電子產(chǎn)品帶電量較小,很少引發(fā)較大的事故,其危害也基本可控,因此安全問題并不突出。
但是當(dāng)鋰電池作為汽車動力時,動輒帶電幾十度,一旦發(fā)生燃燒爆炸,帶來的危險便是致命的。
我國動力鋰電池創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長王子冬曾對此打過一個比方,動力鋰電池就像是把火藥桶助燃劑和打火機關(guān)在一個小屋子,然后用一層保鮮膜隔開?;鹚幫罢f的就是液態(tài)電解質(zhì)。
也就是說,雖然目前電池公司對電芯、電池包做了一系列安全設(shè)計,但是可燃電解液的本質(zhì)風(fēng)險依然存在。
電解液易燃,不是唯一問題,另一個問題其是容易被氧化分解,限制了電池更高電壓的應(yīng)用;而且隨著公司不斷提升電池能量密度,隔膜就會做得越來越薄,鋰枝晶刺穿隔膜的風(fēng)險也大大提升。
怎么辦?
思路之一就是替換掉電解液,也就是變成固體電解質(zhì)。
為何回到固態(tài)電池?一是固體電解質(zhì)可燃性差;二是,沒有液體電解質(zhì),電壓平臺可以做高,有利于進一步提升電池的比能量。三是,固態(tài)電解質(zhì)可以采用金屬鋰做負極,由于固態(tài)電解質(zhì)硬度較大,鋰枝晶相對更難刺透電解質(zhì),因此可以在一定程度上抑制枝晶的生長。四是,金屬鋰電池的比能量要明顯高于鋰電池,畢竟鋰電池是退而求次的產(chǎn)物。
因此,幾乎被人們遺忘的固態(tài)電池再次回到主賽場。
這次液態(tài)鋰電池似乎要并道固態(tài)電池路線了。
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研發(fā)思路轉(zhuǎn)變
從目前的技術(shù)來看,要負極采用金屬鋰的難度還是很大:雖然是電解質(zhì)是固體,但是鋰枝晶的問題還沒有徹底解決;固體接觸界面電阻仍然較大。
此外,鋰枝晶即使不能刺穿隔膜,也可能會折斷,從而導(dǎo)致死鋰情況發(fā)生,降低電池容量;而且金屬鋰循環(huán)過程中出現(xiàn)多孔,體積會無限制的膨脹,這些都是金屬鋰的應(yīng)用難題。
因此,現(xiàn)在很多公司就開始改變思路。
例如很多電池公司不再打算走一步到位的路線,開始從減少液態(tài)電解質(zhì)的占比著手進行過渡。同時伴隨著電解質(zhì)的逐步固態(tài)化,負極也向富鋰、全鋰演化電池安全性和能量密度可以大幅提升。
例如北京衛(wèi)藍新能源科技有限公司,他們采用的思路是原位固態(tài)化。通俗一點說就是把液體轉(zhuǎn)化成固體,比如說先加入液體,加入液體之后就液體能夠跟顆粒很好的浸潤包覆,然后再將液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài),這樣也能做到原子尺度的結(jié)合,而不是宏觀的把它們(電極材料和固態(tài)電解質(zhì))壓在一起解決。北京衛(wèi)藍新能源科技有限公司副總經(jīng)理向晉表示。
產(chǎn)品應(yīng)用方面,衛(wèi)藍新能源方面認為,在2021年左右,他們的半固態(tài)電池會在樣車上進行測試,2022年左右,半固態(tài)電池將開始大批量出產(chǎn)。
輝能科技股份有限公司則是通過膠態(tài)的電解質(zhì)進行過渡,目前膠態(tài)電解質(zhì)在電芯中的體積占比小于10%,質(zhì)量占比小于4%。
根據(jù)輝能的規(guī)劃,全固態(tài)而且是鋰金屬電池的量產(chǎn)計劃,將在2023年進行試產(chǎn),2024年量產(chǎn)。
此外,贛鋒鋰業(yè)和國軒高科等電池公司也是從減少液體電解質(zhì)占比開始做起。
不過,鋰電池中只要含有液態(tài)電解質(zhì),易燃和枝晶刺穿問題就會存在,鋰金屬就不能被采用。
但是,充分利用鋰金屬負極的優(yōu)勢,還是要實現(xiàn)全固態(tài),界面電阻問題、枝晶問題,怎么解決?
這一點是各家公司的核心機密。我們只能從一些專利等信息去獲知大家的解決方法。
《電動汽車觀察》在翻閱各公司專利時發(fā)現(xiàn),在解決固固界面問題方面,大概有幾種方式:一是工藝層面改進,采用類似于熱壓的方式,使界面結(jié)合更加緊密,來減小固體間的間隙,例如清陶、中科院物理所、浙江鋒鋰等;二是材料層面改進,選擇電極和電解質(zhì)相容較好的材料來降低界面電阻,例如衛(wèi)藍的原位固態(tài)法等;三是新增電極和電解質(zhì)接觸面,在正極和負極上設(shè)置若干凹槽,以增大活性物質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)的接觸面積,從而增大鋰離子脫嵌速率,例如國軒高科、盟固利等。
此外,浙江鋒鋰和我國電子科技集團公司第十八研究所還提出了一體化成型的技術(shù),來解決界面問題。
關(guān)于抑制鋰枝晶生長方面,一是采用表面涂層,例如蜂巢能源;二是,在金屬鋰負極一側(cè)的電解質(zhì)采用陶瓷等方式,例如中科院化學(xué)所;三是,對電池材料進行改性,在材料中加入銅氮化物,抑制鋰枝晶生長,例如衛(wèi)藍等。
當(dāng)然這些都屬于改善方式,而不能從根本上解決界面及鋰枝晶的問題。
而且,這些思路大多還在研發(fā)階段,尚未在商業(yè)化中取得驗證。
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國外發(fā)展激進,且多元
國外在固態(tài)電池方面,起步比較早,路線比較多,做法也更加激進一些,有全力拼全固態(tài)電池的,甚至還有公司已經(jīng)將全固態(tài)電池搭載到電動汽車上。
(1)一步到位全固態(tài)
博洛雷集團(Bolloré)在巴黎汽車共享服務(wù)項目Autolib中投放的就是全固態(tài)電池車輛。
2011年,法國博洛雷集團就開始嘗試固態(tài)電池在電動汽車領(lǐng)域的商業(yè)化,其自主研發(fā)的電動汽車Bluecar搭載了子公司Batscap生產(chǎn)的30kWh金屬鋰聚合物電池,續(xù)航為120km。Bluecar投放在巴黎汽車共享服務(wù)項目Autolib中大約有2900輛,這也是國際上第一個采用全固態(tài)鋰電池的電動汽車案例。
該全固態(tài)電池采用的就是前文提到的聚合物體系,對溫度有要求,要在80度下工作,也就是說電池包要額外的加熱系統(tǒng),因此整體能量密度僅100Wh/kg,和液態(tài)電解質(zhì)電池相比,并無優(yōu)勢可言。
韓國方面,是三星技術(shù)研究院(SAIT)和日本三星研究院(SRJ)推出了下一代固態(tài)電池技術(shù),除了全固態(tài)的電解質(zhì),特別之處還在于采用銀碳(Ag-C)復(fù)合層作為負極。
該材料的厚度僅為5μm(微米),使研究小組可以減小負極厚度,并將電池能量密度提高到900Wh/L,體積比傳統(tǒng)的鋰電池小50%,單次充電可達800公里續(xù)航,循環(huán)次數(shù)高達1000次。不過,如此小的碳粒子,量產(chǎn)難度也很大,據(jù)了解目前尚未解決量產(chǎn)難題。
博洛雷、三星、日本NGK、TDK、FDK、Murata、日立造船、美國Solidpower、Sakit3和Seeo等公司,都是全力攻克全固態(tài)電池的典型公司。
(2)固液混合漸進式
走過渡路線,從減少電解質(zhì)開始的典型公司有QuantumScape和豐田等。
QuantumScape成立于2011年,已兩次被大眾注資:2018年大眾汽車注資1億美元成為其最大股東;今年再次追加2億美元。大眾的目標是到2025年建立固態(tài)電池量出現(xiàn)產(chǎn)線。
日本方面,豐田采用硫化物體系,其對環(huán)境的要求特別高,電池必須在超干燥的環(huán)境中生產(chǎn)。
目前豐田的固態(tài)電池是在手套箱中制造的,工人們通過緊密嵌在盒子上的橡膠手套將手伸入箱子里面來組裝。因此,這種固態(tài)電池的生產(chǎn)過程緩慢,無法進行大規(guī)模生產(chǎn)。
資料來源:網(wǎng)絡(luò)
目前來看,大部分固態(tài)電池公司仍然處于研發(fā)階段,已經(jīng)推出的固態(tài)電池因為各項指標表現(xiàn)尚有欠缺,和液態(tài)電池相比優(yōu)勢不足。固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍需時間。
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車企對固態(tài)電池態(tài)度各異
幾乎所有有實力的電池公司都在研發(fā)固態(tài)電池,初創(chuàng)固態(tài)電池公司則是孤注一擲。關(guān)于這一技術(shù)路線,國內(nèi)車企的態(tài)度又是怎么樣的呢?
《電動汽車觀察家》了解發(fā)現(xiàn),車企對固態(tài)電池的興趣體現(xiàn)在兩方面,一是合作開發(fā)積極性大;二是投資熱情高。
例如云度新能源CTO傅振興就對固態(tài)電池的應(yīng)用前景非常看好。他認為,假如固態(tài)電池能夠做好,對現(xiàn)有電池技術(shù)將是革命性的變革。目前純電動汽車輛續(xù)駛里程大概在300~600公里之間。假如固態(tài)電池包能量密度能夠到500-600Wh/kg的話,電池包的總能量都會加倍,就可以就少用電池,電池包的成本也就可以下降了。
當(dāng)然有些主機廠提前布局,則是希望重新奪回話語權(quán);也有公司對固態(tài)電池的短時間內(nèi)的發(fā)展存在顧慮,在未有完善的產(chǎn)品前,仍以觀望為主。
(1)注資占位型
最早投資固態(tài)電池的應(yīng)該是豐田,其在2008年就和固態(tài)電池創(chuàng)企伊利卡(Ilika)展開了合作。
此后,比亞迪、本田、日產(chǎn)、現(xiàn)代、寶馬等公司相繼投資固態(tài)電池。其中比亞迪本身是車企和電池公司,也較早開始研發(fā)固態(tài)電池。
大眾兩次共3億美金投資QuantumScape,押注固態(tài)電池的決心可見一斑。
資料來源:網(wǎng)絡(luò)新聞
國內(nèi)方面,有新聞報道的投資固態(tài)電池公司的有一汽、北汽和上汽。
某業(yè)內(nèi)人士在分析此類現(xiàn)象時對《電動汽車觀察家》表示,車企對固態(tài)電池公司投資熱情大,一是看好這一技術(shù)的前景,二是防止重蹈液態(tài)電池的覆轍,防止再有一家獨大的電池公司,削弱車企話語權(quán)。用該人士的話說,這次車企要提前進場。
(2)積極合作型
當(dāng)然不是所有車企都有實力能夠投資電池公司,但是他們可以提前合作。
2019年,天際、蔚來以及愛馳,以及尚未公開報道的一汽等公司,也先后和輝能科技展開合作,共同研發(fā)固態(tài)電池。
今年六月份,合眾新能源和清陶(昆山)能源發(fā)展有限公司達成全面深度合作,共同推進固態(tài)電池的研發(fā)和應(yīng)用。雙方已經(jīng)對新款哪吒U進行了近兩年的聯(lián)合研發(fā)和測試,并計劃十月份申報工信部通告,年底前量產(chǎn)500臺。
七月份時,北汽新能源搭載清陶的固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動樣車也完成調(diào)試,成功下線。
資料來源:網(wǎng)絡(luò)
傳統(tǒng)車企中也有先行敢試的公司,例如某傳統(tǒng)車企旗下的新能源車企他們也在推進固態(tài)電池的開發(fā)和應(yīng)用。
該車企總經(jīng)理張先生對《電動汽車觀察家》表示,他考慮的是如何做才能不掉隊,而且最大程度上規(guī)避新技術(shù)帶來的風(fēng)險。
張先生的觀點是不要跨越式發(fā)展,一步一步來,從半固態(tài)到準固態(tài)再到全固態(tài)。第一步是否能把電動汽車的起火風(fēng)險降低100倍,比如說原來的1000PPm(partspermillion,百萬分比)或者100PPm,降到1ppm,同時不會給客戶新增額外的負擔(dān)。
張先生坦言,對和全固態(tài)電池的應(yīng)用,他認為不會很早,從現(xiàn)在來看還有3個臺階要爬,先是半固態(tài)電池,然后是準固態(tài)電池,再到全固態(tài)。1個臺階5年的話,這還要20年的路要走。
規(guī)避風(fēng)險也是云度考慮的問題,云度新能源CTO傅振興表示,他們和領(lǐng)先的固態(tài)電池廠商展開密切合作,要卡在固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化前夜,用在車上。
(3)謹慎觀望型
有積極合作的,當(dāng)然也有相對謹慎的公司,他們共同特點是不見兔子不撒鷹,沒看到電池公司推出成熟的產(chǎn)品前,暫時不會開發(fā)固態(tài)電池車型。
某國有主機廠副總工程師韓先生認為,目前電芯公司還沒有一個完善的產(chǎn)品出來,市場化的時間還不能確定,之前說是2025年,現(xiàn)在看也有可能2030年。
在韓先生看來,沒有產(chǎn)品就不能做可行性和經(jīng)濟效益分析,能不能成本、性能兼顧還是問題。
隨著液態(tài)電池技術(shù)的進步,換電、電池回收能夠?qū)_液態(tài)電池現(xiàn)在存在的一些問題。
在采訪中也有公司相關(guān)負責(zé)人態(tài)度比較謹慎,認為全固態(tài)電池才有意義,半固態(tài)電池只是一個過渡的產(chǎn)品,各方面性能并沒有好很多少。車企率先采用固態(tài)電池,是為了新增公司關(guān)注度,實際意義不大。
在該負責(zé)人看來,早期投入固態(tài)電池車輛的開發(fā),性價比并不高。整車的研發(fā)要投入很多的資本、時間還有資源,假如都押寶固態(tài)電池上,一旦固態(tài)電池沒有準備好,就很麻煩。
假如有足夠的數(shù)據(jù),例如環(huán)境、耐久、震動試驗數(shù)據(jù),只剩下開模、生產(chǎn)線建設(shè)等問題,我們說不定會冒這個險去使用它。但是假如不到那個狀態(tài)的話,我基本上不敢用。
無論如何,固態(tài)電池是被學(xué)界和業(yè)界同時認定的下一代動力鋰電池的主流路線,固態(tài)電池初創(chuàng)公司、國內(nèi)外車企都在重金投注,公司間的卡位賽已經(jīng)展開。在科研和資本的重度投入下,產(chǎn)業(yè)化似乎也并不遙遠。
鋰電池的發(fā)展,困難重重,中間歷經(jīng)波折,在鋰電池階段出現(xiàn)了大繁榮。但鋰電池發(fā)展的下一段路程還是要回到金屬鋰電池的路線,來到固態(tài)電池的跑道。而相比上一次,這次人類很有機會實現(xiàn)它。
參考資料:
鋰電池發(fā)展簡史,黃彥瑜
光大證券動力鋰電池成本系列報告之三:固態(tài)電池:搶占下一代鋰電技術(shù)制高點
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