鉅大LARGE | 點擊量:1810次 | 2019年06月21日
固態(tài)電池的優(yōu)勢及不足之處
第一,固態(tài)電池里沒有氣體、沒有液體,所有材料都以固態(tài)形式存在,與鋰電池相比穩(wěn)定性與安全性更好;固態(tài)電池本身高安全性、高溫穩(wěn)定性、可能達到的柔性等其它多功能特性;
第二,固態(tài)電池的能量密度一般是鋰電池的兩倍,這直接決定了純電動汽車的續(xù)航里程,如果說目前鋰電池的純電動汽車續(xù)航瓶頸只在500公里左右,那么采用了固態(tài)電池的純電動汽車續(xù)航焦慮基本能徹底解決;
第三,固態(tài)電池體積更小、更輕薄,而且可以根據(jù)需求調(diào)整電池的形狀,如此一來,純電動汽車的電池布局可以更靈活,也不會過分侵占車內(nèi)空間,車身重量的問題隨之得到解決;
據(jù)了解,固態(tài)電池能量密度更高、安全性更高、不會在高溫下發(fā)生副反應(yīng)、同時也不必設(shè)計像三元鋰電池那么復(fù)雜的熱管理系統(tǒng),可以節(jié)約成本同時降低重量。一個簡單的對比:特斯拉-松下生產(chǎn)的85kWh電池組質(zhì)量達到了900kg,而固態(tài)電池創(chuàng)業(yè)公司SeeoInc相同容量的電池組重量只有323kg。
優(yōu)勢足夠明顯,玩家足夠瘋狂
本田
本田汽車表示,公司正在考慮為電動車研發(fā)能量密度大的新一代全固態(tài)電池,從而滿足排放標準要求。
本田發(fā)言人TeruhikoTatebe表示:“我們很早就已經(jīng)對全固態(tài)電池展開研究,但目前我們還沒有與其他車企進行研發(fā)合作?!比毡竟餐ㄓ嵣鐖蟮婪Q,本田和日產(chǎn)均在研發(fā)全固態(tài)電池電動車,而日產(chǎn)對此沒有立即做出回應(yīng)。
豐田
豐田汽車公司副社長DidierLeroy稱要在2025年前推出能夠延長電動汽車續(xù)航里程的新一代電池“固態(tài)電池”。
DidierLeroy在東京汽車展上會見記者稱,固態(tài)電池具備大大提高續(xù)航里程的潛力,可能成為游戲改變者。他表示,豐田公司正投入200多人進行開發(fā)。同時他還強調(diào)豐田在固態(tài)電池方面的專利為世界第一,但他并沒有透露搭載固態(tài)電池的電動汽車什么時候發(fā)售。
據(jù)悉,豐田公司在2016年12月成立了電動汽車開發(fā)部門,并在今年9月與電裝公司和馬自達公司成立了研發(fā)電動汽車基礎(chǔ)技術(shù)的新公司。
豐田于2017年12月13日正式發(fā)布公告稱,將與日本松下公司達成一項電池合作協(xié)議,共同研發(fā)電動汽車方形電池的可行性,并最終在豐田旗下電動車型上大規(guī)模應(yīng)用。
其實早在2010年,豐田就曾推出過續(xù)航里程可超過1000KM的固態(tài)電池。豐田所推出的固態(tài)電池原型主要是由四層10x10cm大小的片狀結(jié)構(gòu)所組成,正負極與電池本體材質(zhì)的成分由鈷酸鋰、石墨與硫化物所組成,平均電壓為14.4V。
寶馬
2017年12月,寶馬宣布與電池技術(shù)公司SolidPower建立新的合作伙伴關(guān)系,開發(fā)并計劃商業(yè)化電動汽車的固體電池技術(shù)。
據(jù)了解,Solid公司已經(jīng)生產(chǎn)出由該公司的無機材料制成的電池,這種電池技術(shù)可以實現(xiàn)比鋰離子電池更高的能量密度,意味著在相同大小和體積的情況下,可以獲得更大的能量和更長的使用時間。
大眾
2014年12月,大眾汽車公司收購了QuantumScape公司約5%的股權(quán),QuantumScape是美國的一家初創(chuàng)科技公司,致力于開發(fā)新固態(tài)電池技術(shù)。
菲斯克汽車
電動汽車初創(chuàng)公司菲斯克2016年宣布公司推出的第一款車將搭載石墨烯的混合超級電容器技術(shù)。但該計劃一度擱置,轉(zhuǎn)而使用傳統(tǒng)的鋰電池為汽車充電。
不過最新消息顯示,目前菲斯克正在為一款新型固態(tài)電極申請技術(shù)專利,這種電池將擁有一些無法想象的規(guī)格功能。
據(jù)介紹,菲斯克的固態(tài)電池采用了三維電極,其能量密度是常規(guī)鋰離子電池的2.5倍。據(jù)菲斯克宣稱,該技術(shù)使電動車的續(xù)航里程數(shù)達到500英里以上,而充電所需時間僅為1分鐘,比在加油站的加油速度還快。
現(xiàn)代汽車
據(jù)外媒報道,現(xiàn)代正自主研發(fā)固態(tài)電池,供旗下電動車使用,現(xiàn)代目前已建立中試生產(chǎn)設(shè)施。業(yè)內(nèi)人士向記者透露:“現(xiàn)代正通過南陽研發(fā)中心(NamyangR&DCenter)旗下的電池研發(fā)團隊進行固態(tài)電池的研發(fā),目前已取得一定的技術(shù)水平?!?br/>
現(xiàn)代汽車正在參與各類先進的固態(tài)電池研發(fā)項目并/或為其提供資金支持,其合作對象包括:韓國陶瓷技術(shù)院(KICET)及中國清華大學(xué)、韓國漢陽大學(xué)及由約翰·古迪納夫領(lǐng)導(dǎo)的德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校。
日立
日立佐森總裁TakashiTanisho表示,目前,日立已經(jīng)將固態(tài)電池的樣品送到了特種航天和汽車行業(yè)的潛在客戶。此外,日立正在與一個未公開的日本電池制造商合作,完善一些細節(jié)上的問題,并在2020年之前將固態(tài)電池投放市場,而且可能不會在日立的品牌下出售。
戴森
英國家電巨頭戴森宣布將在2020年量產(chǎn)一款電動汽車,其中電池組為一種可拆卸的盒式固態(tài)電池組,安裝在傳統(tǒng)燃油車發(fā)動機艙的位置。
據(jù)了解,由戴森投資的電池公司Sakti3開發(fā)的固態(tài)電池組比鋰離子電池更輕、更節(jié)能,進一步減輕電池組重量和對控制系統(tǒng)的要求。電池包將提供兩種容量,以適應(yīng)短途和長途的用戶,同時價格也會較為低廉。
博世
博世一直積極布局固態(tài)電池的研究和生產(chǎn)。2016年博世收購了一家名為“Seeo”的美國電池公司。博世和Seeo還與日本著名的GSYUASA(湯淺)電池公司和三菱重工共同建立了新工廠,主攻固態(tài)陽極鋰離子電池。
德國大陸
據(jù)路透社報道,德國汽車供應(yīng)商大陸目前正在考慮加大對電池生產(chǎn)的投資,CEOElmarDegenhart在接受采訪時表示,大陸或?qū)哟髮?chuàng)新型電池的生產(chǎn)投資,而且,大陸并不會投資目前正在使用的鋰離子電池,而是預(yù)計在2024年或2025年投入生產(chǎn)的新一代固態(tài)電池技術(shù)。
法國博洛雷
作為全球首個將固態(tài)電池在電動車領(lǐng)域商業(yè)化的公司,法國博洛雷公司的電動汽車“Bluecar”配備了其子公司Batscap生產(chǎn)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。
目前法國的博洛雷、美國Sakti3和日本豐田,這三家也分別代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固態(tài)電解質(zhì)的典型技術(shù)開發(fā)方向。
中科院青島生物能源與過程研究所
針對固態(tài)電池發(fā)展中固固界面阻抗過大的瓶頸問題,中科院青島生物能源與過程研究所研究成員創(chuàng)造性地提出“原位自形成固態(tài)電解質(zhì)”的解決方案,有效降低界面阻抗和提升電池綜合性能。目前中科院青島能源所已開發(fā)出6Ah大容量三元固態(tài)鋰電池,具有能量密度高、循環(huán)壽命長、安全性能佳等優(yōu)勢。
2017年1月15日,該所研發(fā)的固態(tài)鋰電池隨中科院深海所的深潛器出海,啟程遠赴馬里亞納海溝進行全海深示范應(yīng)用,這是我國首個自主研發(fā)可應(yīng)用于深潛器的高能量密度、高性能全固態(tài)鋰電池。
寧德時代
硫化物固體電解質(zhì)是寧德時代的重要研發(fā)方向。寧德時代新能源科技有限公司梁成都博士表示,寧德時代采用熱壓方式改善界面接觸來提高電池體系的整體離子導(dǎo)電性,并且對硫化物材料進行了改進研究,提高了它的穩(wěn)定性,朝產(chǎn)業(yè)化更進一步。
但制造方面是一個很大的挑戰(zhàn),生產(chǎn)流程、工藝方式和傳統(tǒng)鋰離子電池的生產(chǎn)方式完全不一樣,寧德時代已經(jīng)進行一系列的材料研究和工藝開發(fā),在固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化方向進行了積極布局。
珈偉股份
2016年11月15日珈偉股份公司在上海發(fā)布了全球首例固態(tài)鋰電池與快充鋰電池,同時表示,將全力加速固態(tài)鋰電池與快充鋰電池的合體,將更深一層的安全保障與超強性能合二為一。
近日珈偉股份在深交所互動易平臺上回答投資者提問時稱:“目前鋰電池工廠已進入設(shè)備的安裝調(diào)試階段,預(yù)計12月中下旬將正式投產(chǎn),即將量產(chǎn)的電池主要為快充的類固態(tài)電池。
此外,中科院物理所、中科院化學(xué)所、大連化物所等研究中心,以及堅瑞沃能、寒銳鈷業(yè)、贛鋒鋰業(yè)、國軒高科、當升科技、天津力神等上市公司也都在近日表示,正在進行固態(tài)電池的研究。
當然,固態(tài)電池也非十全十美,之所以目前還無法大規(guī)模投入使用還有兩點技術(shù)難點。
一、固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率總體偏低導(dǎo)致了其倍率性能整體偏低,內(nèi)阻較大,充電速度慢。
二、現(xiàn)階段固態(tài)電池的成本依然高昂,而且生產(chǎn)速度慢,過去幾年固態(tài)電池受限于容量,更多的只能應(yīng)用在小型電子產(chǎn)品里。
不過好消息是,2017年3月,鋰電池的發(fā)明人之一的JohnGoodenough和他領(lǐng)導(dǎo)的德克薩斯大學(xué)奧斯汀分??瓶死谞柟こ虒W(xué)院研究團隊發(fā)布了一項新的研究成果。這項研究成果被描述為固態(tài)電池領(lǐng)域一項新的“突破”。
對于自己的最新發(fā)現(xiàn),JohnGoodenough表示:“成本、安全性能、能量密度、充放電比率以及電池循環(huán)壽命,都是電動車發(fā)展中備受關(guān)注的制約因素。我們相信自己的發(fā)現(xiàn),可以解決電池領(lǐng)域目前存在的許多固有問題”。