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固态电池有何优势,引巨头争相入围
时间:2021-12-10 来源:中国电器工业协会 作者: 葛成 访问量:351
 

当前,汽车行业对于绿色、环保、低碳的诉求持续走强,新能源汽车已经成为了汽车减碳的突破口。受限于能量密度、工作温度、阻燃特性等相关因素的制约,电池已经成为了阻碍新能源车发展的巨大瓶颈。

无论是第一代的锰酸锂、第二代的磷酸铁锂还是目前的第三代三元锂电池,都很难同时兼顾小体积、长续航、高安全性这三方面的特性,满足新能源车的发展需求。在这样的背景下,固态电池应运而生,成为了汽车企业争相追捧的“宠儿”。

赛道——国内 vs 海外

近期,全球各大车企关于固态电池方面的相关投资层出不穷。宝马深化与美国固态电池公司SolidPower的合作,计划于2030年前用于量产车。大众集团也正与美国固态电池公司量子科技(QuantumScape)密切合作,计划2025年量产固态电池。戴姆勒与加拿大魁北克水电公司合作开发固态电池,并在德国开始建设欧洲最大规模动力电池工厂。

国内企业对于固态电池的前景也非常乐观,11月28日,蔚来半固态电池供应商卫蓝新能源将获得来自小米集团、华为等战略机构的投资,该项目估值50亿人民币,获得投资额约5亿元。对此,赛迪智库安全产业研究所安全科技与服务研究室主任刘文婷表示,固态电池突破传统锂电池的技术短板,有望解决目前困扰动力电池行业的两大“挑战”——安全隐患和能量密度低,成为电动汽车电源的有力竞争者。

目前,日本丰田、美国Sakti3、法国Bolloré为全球固态电池研发三巨头,分别代表了硫化物、氧化物和聚合物三大固态电解质的技术开发方向。

日本是固态电池研发最早且技术最为成熟的国家,以丰田公司为代表。丰田已推出能量密度为400Wh/L的全固态锂离子电池,约为现有锂离子电池的3倍,并计划将全固态电池用于RAV4车型。

在美国,Sakti3公司已研发出能量密度达到1000Wh的固态电池,若实现商业化量产后,成本只有当前锂电池的20%。

在法国,Bolloré公司研发的固态电池已经批量应用于共享电动汽车“Autolib”和小型电动巴士“Bluelus”,总体应用超过3000辆,这是全球首次用于电动汽车的商业化全固态电池。

在我国,中科院在固态电池上的布局相对较早。中科院青岛能源所已自主研发6Ah大容量三元固态锂电池,并用于深潜器进行马里亚纳海沟探测;中科院化学研究所成功开发出新型双功能聚合物电解质,可用于室温固态金属锂电池;宁德时代正加速硫化物全固态锂金属电池的研发;赣锋锂业已投资建设亿瓦时级第一代固态锂电池研发中试生产线。

前景——坦途 vs 荆棘

世界各国均加大了对于固态电池领域的研发力度,积极投身技术研发。固态电池本身在技术方面又有什么样的优势,将来又将有怎样的前景呢?固态电池使用固体电极材料和固体电解质材料,是不含有任何液体的锂电池,与传统电池构成的差异主要在于电解质固态化。

赛迪智库安全产业研究所研究员李泯泯认为,从技术角度看,固体电解质层可以替代当前锂电池中的易燃液体溶液,从而更密集地存储能量。同时,电解质还可以兼作电池的隔膜,减少火灾危险和所需原材料的数量。因此,固态电池相比传统电池具备两方面的重要优势,且对于新能源汽车而言更加适用。

一是安全性高,由于固态电池的电解质固态化,不含易燃易爆、易挥发等成分,可彻底消除电池因漏液引发的电池冒烟、起火等,以及在充放电过程中生成锂枝晶造成的安全隐患,被称为最安全电池体系。二是能量密度高,目前,市场上应用的磷酸铁锂电池单体能量密度约为120-140Wh,三元电池单体能量密度约为130-220Wh,而固态电池可提供的能量密度约为300-400Wh,远远超出传统的电池。

引导——主动vs消极

鉴于固态电池在技术方面的优势,世界各国都在积极探索固态电池的研发,但受到成本制约因素,短时间内只适用于部分场景。以目前发展态势来看,固态电池实现商业化只会早于预期,我国还需加快脚步,抢占全球市场先机。

对此,行业专家认为,我国应从加强政策引导、强化技术研发、推进产业化应用和注重标准体系建设四方面加强对固态电池行业的统筹引导,推动相关产业发展。首先,应当将固态锂电池纳入国家重点领域、关键行业的研发体系中,通过国家重点研发计划、产学研合作项目、颠覆性创新类项目,布局固态锂电池相关基础研究、关键技术攻关,以及产业化培育项目。

在这个基础上,建立国家级固态锂电池创新中心,汇聚海内外高层次人才和研发力量,提升我国固态锂电池基础研发在世界范围内的影响力。利用我国现有生产应用示范平台,组织开展在电动汽车、智能电网、电子产品等领域的应用示范,加快固态锂电池科技成果的产业化和市场化。

除此之外,还应当从设计、生产制造、安全评估、性能测试、关键装备配置等环节入手,开展固态锂电池领域相关标准修订制工作,同时注重数据库及共享体系建设,成立关联、公开、透明的标准共享平台,推进标准国际化,争取在全球固态锂电池产业中掌握主动权。


 

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