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國內首家固態電池量產 400Wh/kg能量密度不再遙遠

鉅大LARGE  |  點擊量:856次  |  2019年06月25日  

聽說“國內固態電池量產了”的消息時,小編并沒有特別激動,第一反應是:真的假的啊?畢竟關于固態電池的量產出過不少假消息。


可這次卻是真的!


日前,國內首條固態鋰電池生產線在江蘇昆山建成投產!電池中國網從蘇州清陶新能源科技有限公司(以下簡稱蘇州清陶)方面獲悉,這條固態電池生產線,可日產1萬只固態電池,電池能量密度可達400Wh/kg以上。目前該產品已在特種電源、高端數碼等領域成功應用,預計在2020年進入動力電池應用領域。


據了解,蘇州清陶已經逐步解決了固態電解質材料量產、固態電解質膜成型技術、復合正負極配方工藝、極片與電解質膜間固-固界面等一系列核心問題,在此過程中成功實現了氧化物固態電解質材料、功能型離子導體陶瓷復合隔膜等研發成果的產業化。


關于此次量產的固態電池的具體細節特性,蘇州清陶的相關人員對電池中國網的咨詢給予了回饋,關于其性能參數,如圖所示。

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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%

據中科院院士、清華大學教授南策文介紹,相較于傳統的液態鋰電池而言,固態鋰電池具有高安全性、高能量密度和柔性化等優點。他指出,固態鋰電池的驅動力更強,能量儲備更大,充電更快、持續時間更長。


業內普遍認為,固態電池是未來主要發展趨勢。國家工信部等四部委印發的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》明確提出,加大投入研發新的動力鋰電體系,其中就包括固態電池等新型電池。


電池起火的“終結者”


近年來,新能源汽車起火事故頻發,大多與動力電池有關。據不完全統計,2018年上半年電動汽車發生過幾十起燃燒事故。新能源汽車發生燃燒最為常見的主要場景表現為充電過程中的燃燒,此外,電池在行駛或停駛過程中也會發生燃燒事故。


動力鋰電池為何會起火呢?據業內人士分析,電池起火的原因在于傳統鋰電池在大電流下工作有可能出現鋰枝晶,從而刺破隔膜導致短路;電解液為有機液體,在高溫下會加劇發生副反應、氧化分解、產生氣體、發生燃燒的傾向。

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標稱電壓:28.8V
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而全固態鋰離子電池采用固態電解質替代傳統有機液態電解液,有望從根本上解決電池安全性問題,是電動汽車和規模化儲能理想的化學電源。即使對固態電池進行針刺、剪切、擠壓、重物沖擊等各種物理破壞均不會出現冒煙、起火、爆炸等事故,能夠滿足特殊應用場景的高安全需求。


重新定義鋰電池形態


當前,我國新能源汽車市場上的純電動汽車所搭載的動力電池,大多數為三元鋰材料和磷酸鐵鋰材料電池。盡管相比鉛酸和鎳氫電池,能量密度已經有了極大的提高,但是依然難以打消消費者的里程焦慮困擾。


新能源汽車產業出于續航里程的考慮,迫切需要高能量密度的電池進入到實際應用階段。根據國家《汽車產業中長期發展計劃》和《節能與新能源汽車技術路線圖》的相關政策,我國動力電池系統的能量密度需要在2025年至2030年達到350Wh/kg的目標,以滿足市面上乘用電動汽車的續航里程要求。


“以目前的三元鋰電池的技術路線,動力電池能量密度單體要做到350Wh/kg的目標,在五年內基本不可能實現。而且,即便實現了,安全性也無法得到保障。因此,固態電池商業化能否突破,對汽車電動化的前景影響重大。”某業內人士表示。


除了具備高安全性、高能量密度,固態電池還具有柔性特征。“固態鋰電池的量產,為提高鋰電池儲能提供了新的路徑,有助于推動鋰電池向小型化、微型化、柔性化發展,并重新定義鋰電池的形態,打破傳統方方正正或圓柱的形態,未來可以做成任何形狀的部件,提高空間使用效率。”蘇州清陶總經理李崢表示。


固態電池的兩個方向


據了解,目前固態電池的研發有兩個方向,一是鋰離子電池的固態化,全球范圍內量產固態電解質的企業還鳳毛麟角,一定程度上制約了固態電池的研發進度。另一研發方向是金屬固態電池,最常見的是鋰硫電池。當電解質換成固體之后,鋰電池體系由電極材料-電解液的固液界面,向電極材料-固態電解質的固固界面轉化,目前此項技術業界都還在攻關中。


除了蘇州清陶,國內的寧德時代、比亞迪、國軒高科、中航鋰電、珈偉股份等電池廠商都在布局固態電池,其中寧德時代以硫化物電解質為主要研發方向。在國際上,豐田、松下、三星、三菱、寶馬、大眾、現代、戴森等企業均在加緊布局固態電池技術的儲備。


電池中國網認為,雖然此次固態電池實現了量產,但是要應用于新能源汽車領域還需時日,全固態鋰電池替代傳統鋰電池更是前路漫漫。目前在固體電解質材料、界面性能優化、電極材料選擇,以及成本、工藝等方面還有相當長的路要走。不過,相信在廣大業界同仁的共同努力下,全固態電池產業化之路必將走上快車道。


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