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新能源汽車井噴式發展 固態電池前景廣闊

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年03月20日  

2018年的我國車市在持續上升28年后迎來首次同比下降,但是新能源汽車領域卻繼續保持高速上升勢頭,1-十二月新能源乘用車批發100.8萬臺,同比上升88.5%。據據我國汽車工業協會預測,在2019年全年汽車銷量將與2018年持平,達到2810萬輛左右,而新能源汽車預計銷量將達到160萬輛左右,同比上升30%左右,我國成為名副其實的新能源汽車大國。


但是新能源汽車的發展毋庸置疑還收到了充電樁基礎設施及電池續航里程差等方面的制約。一方面,充電基礎設施不能滿足新能源汽車的發展,充電樁的城市布局和數量不合理,制約新能源汽車的發展。另外一方面,新能源汽車的快速發展關于動力來源和續航里程有了進一步的要求。由于動力鋰電池的能量密度較低,而且快充能力受限,電動汽車的續航里程和充電體驗較燃油車仍有劣勢,在當前鋰離子電池體系下,依靠高鎳三元正極、硅碳負極和電解液的組合將在3-5年內達到性能極限(能量密度上限350Wh/Kg),但仍無法徹底滿足動力鋰電池對安全性、能量密度與成本的要求。而固態電池在安全性與能量密度方面具備更大的潛力,無論是學術界還是產業界及生產廠商都給予了關注,在新能源汽車領域應用前景廣闊,是有望替代目前鋰離子電池的下一代電池。


固態鋰離子電池的特點


固態鋰離子電池指電池電解質部分采用固態材料的鋰二次電池。固態電池與傳統鋰離子電池不同在于固態電池以固態電解質替代了傳統鋰離子電池的電解液、電解質鹽、隔膜。


固態電池優點一:安全性高,無自燃、爆炸風險。采用有機電解液的傳統鋰離子電池,在過度充電、內部短路等異常情況下容易導致電解液發熱,有自燃甚至爆炸的危險。全固態鋰離子電池基于固態材料不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題,且有望克服鋰枝晶現象。


固態電池優點二:能量密度高,有望徹底解決電動汽車里程焦慮。一方面固態電解質無需隔膜與電解液,這兩部分在傳統鋰離子電池中加起來占據近40%的體積和25%的質量,另一方面由于沒有漏液、腐蝕等問題,可以簡化電池外殼及冷卻系統模塊,進一步減輕電池系統重量。此外,固態電池還具有循環壽命長、工作溫度范圍寬、可快速充電等優點。

固態電池在安全性、能量密度和循環壽命三方面均具備優于傳統鋰離子電池的潛力,因此也被視為下一代電池技術。


固態電池在新能源汽車中的應用任重而道遠


按照電解質材料的不同,固態電池可以分為聚合物、氧化物和硫化物三大體系。其中聚合物電解質屬于有機電解質,氧化物和硫化物屬于無機陶瓷電解質。總體來說,聚合物電解質技術最成熟,已經率先實現小規模量產,但是理論能量密度不及其他兩類電解質;氧化物電解質性能優于聚合物電解質,但薄膜型氧化物電池容量較小、只能應用于消費類電子領域,非薄膜型氧化物電池技術相對還不夠成熟;硫化物電解質理論上最適合于電動汽車領域,但是開發難度最大。固態電池想要大規模使用(在電動汽車上),在綜合成本、制備工藝、規模效應降低成本方面還有很多的路要走。固態電池產業化的實現從根本上還是取決于材料工藝層面的突破,目前有關固態電池的專利遠超其它類型電池的綜合。高能量密度全固態電池的產業化應用,預計將耗時5-10年時間。部分先進公司會在2020年小批量生產固態電池,而真正大面積量產預計會在2025年左右。


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