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车企发力固态电池,锂电池龙头地位是否会被动摇?
来源: | 作者:profcd450 | 发布时间: 2018-07-03 | 1681 次浏览 | 分享到:
  从1991年索尼公司将含有液态电解质的锂离子电池带入电子设备的应用至今,液态锂电池已经成为目前最为成熟、使用最广泛的技术路线之一。
  但是,最近大众集团在固态电池方面公布最新成果,该公司周四宣布斥资1亿美元投资硅谷电池研究公司QuantumScape,并组建一家合资企业,目标是将固态电池商业化。
  何为固态电池?全固态锂电池是相对液态锂电池而言,是指结构中不含液体,所有材料都以固态形式存在的储能器件。具体来说,它由正极材料+负极材料和电解质组成,而液态锂电池则由正极材料+负极材料+电解液和隔膜组成。
  大众集团表示,与目前的锂离子电池尺寸相似的固态电池可以提供与传统的汽油动力汽车相当的续航里程范围。一次充电就可以接近500(800公里)英里,根据美国环保局的评估标准,2017款大众e-Golf的35.8千瓦时锂离子电池仅提供119英里(191.5公里)的续航里程,用固态电池取代锂电池,在保证整车轻量化的同时,大大提升了续航里程。
  大众集团的目标是计划到2025年开始生产固态电池。那么研究人员表示需要克服两个主要障碍。首先是让固态电池能够提供汽车应用所需的高性能,其次是大规模生产汽车工业所需的电池。大众集团表示,在QuantumScape固态电池装置的早期测试中,它能够让样机以汽车动力的速度运行。
  事实上,把目光投向固态电池的不只是大众,日本车企发力的程度也是毫不逊色。
  日本汽车巨头丰田公司早在去年12月就表示,计划在2020年开始生产固态电池。而日本新能源产业技术综合开发机构上周更是宣布,该国部分企业及学术机构将在未来5年内联合研发下一代电动车全固态锂电池,力争早日应用于新能源汽车产业。
  该项目预计总投资100亿日元(约合5.8亿元人民币),丰田、本田、日产、松下等23家汽车、电池和材料企业,以及京都大学、日本理化学研究所等15家学术机构将共同参与研究,计划到2022年全面掌握全固态电池相关技术。
  那么为什么固态电池会得到那么多车漆的垂青呢,莫杰斯电池测试系统的专家为我们分析了固态电池主要有以下优势:
  优势一
  轻——能量密度高。使用了全固态电解质后,锂离子电池的适用材料体系也会发生改变,其中核心的一点就是可以不必使用嵌锂的石墨负极,而是直接使用金属锂来做负极,这样可以明显减轻负极材料的用量,使得整个电池的能量密度有明显提高。 [4]
  优势二
  薄——体积小。传统锂离子电池中,需要使用隔膜和电解液,它们加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量。而如果把它们用固态电解质取代(主要有有机和无机陶瓷材料两个体系),正负极之间的距离(传统上由隔膜电解液填充,现在由固态电解质填充)可以缩短到甚至只有几到十几个微米,这样电池的厚度就能大大地降低——因此全固态电池技术是电池小型化,薄膜化的必经之路。 [4]
  优势三
  柔性化的前景。即使是脆性的陶瓷材料,在厚度薄到毫米级以下后经常是可以弯曲的,材料会变得有柔性。相应的,全固态电池在轻薄化后柔性程度也会有明显的提高,通过使用适当的封装材料(不能是刚性的外壳),制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。 [4]
  优势四
  更安全。传统锂电池可能发生以下危险:(1) 在大电流下工作有可能出现锂枝晶,从而刺破隔膜导致短路破坏 (2)电解液为有机液体,在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向都会加剧。采用全固态电池技术,以上两点问题就可以直接得到解决
  当然,固态电池的正式投入使用还是需要一些时日的,目前就技术成熟度而言,锂电池依然占据主导地位。