鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1006次 | 2019年12月11日
固態(tài)鋰電池有哪些優(yōu)勢?
歐陽明高的演講主要圍繞電池技術(shù)展開:我現(xiàn)在重點(diǎn)關(guān)注的有三個問題:電池、電耗、充電。電池是零部件層面和核心技術(shù)層面的關(guān)鍵;電耗是當(dāng)前整車集成技術(shù)的核心問題;而充電技術(shù)正在經(jīng)歷需求大增長、技術(shù)大發(fā)展的時(shí)期。今天我主要講電池技術(shù)。
一:國內(nèi)動力電池的主要技術(shù)進(jìn)展
關(guān)于國內(nèi)動力電池的主要技術(shù)進(jìn)展,歐陽明高表示:第一,要在2020年產(chǎn)業(yè)化的300瓦時(shí)/公斤的電池單體,目前已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性突破。像寧德時(shí)代、天津力神和國軒高科采用的技術(shù)路線大同小異:正極是高鎳三元,負(fù)極是硅碳負(fù)極。300瓦時(shí)/公斤的電池單體大概能做出200-210瓦時(shí)/公斤的電池系統(tǒng),這和今年年初單體能量密度230瓦時(shí)/公斤左右,電池系統(tǒng)150瓦時(shí)/公斤左右相比有很大提高。
第二,面向2025年產(chǎn)業(yè)化,希望沖擊電池單體能量密度400瓦時(shí)/公斤的目標(biāo)。目前達(dá)到300瓦時(shí)/公斤實(shí)際上是負(fù)極從碳變成硅碳,而到400瓦時(shí)/公斤要變的是正極材料。目前可選的正極材料有好幾種,取得突破性進(jìn)展的是高容量富鋰錳基正極材料。
第三,2017年全球電池領(lǐng)域最熱的當(dāng)屬固態(tài)電池。國內(nèi)目前有多家研究機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)單位和企業(yè)在做,下面我以固態(tài)電池為例來介紹全球動力電池技術(shù)熱點(diǎn)。
二:全固態(tài)鋰電池
關(guān)于全固態(tài)鋰電池,歐陽明高介紹道:全固態(tài)鋰電池,這六個字每一個字都不能變。所謂全固態(tài)鋰電池是一種在工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質(zhì)材料均呈固態(tài),不含任何液態(tài)組份的鋰電池,全稱是全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池。這個全固態(tài)鋰電池又分成全固態(tài)鋰一次電池和全固態(tài)鋰二次電池。全固態(tài)鋰二次電池又分成全固態(tài)鋰離子電池和鋰金屬電池。
它有優(yōu)勢也有不足。優(yōu)勢方面,第一安全性高,第二能量密度高,第三正極材料選擇的范圍寬,第四系統(tǒng)比能量高;不足方面,第一是固態(tài)電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率偏低,第二是固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差,第三是金屬鋰的可充性問題,第四是制造成本偏高。
接著,歐陽明高又講到:目前有突破、有性能優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)化前景的,主要是固態(tài)鋰離子電池。它和全固態(tài)鋰電池的區(qū)別是不全都是固態(tài)電解質(zhì),真正的固態(tài)鋰離子電池,其電解質(zhì)是固態(tài),但在電芯中有少量的液態(tài)電解質(zhì);所謂半固態(tài),就是固態(tài)電解質(zhì)、液態(tài)電解質(zhì)各占一半,或者說電芯的一半是固態(tài),一半是液態(tài)的;準(zhǔn)固態(tài)就是主要為固態(tài)、少量是液態(tài)。
三:綜合評述與展望
回望2017,歐陽明高總結(jié)了四點(diǎn):第一,鋰離子動力電池單體有望于2020年前實(shí)現(xiàn)300瓦時(shí)/公斤目標(biāo),目前國內(nèi)外技術(shù)研發(fā)基本處于同一水平,但安全性研究尚待加強(qiáng)。這種電池的核心是安全性。第二,關(guān)于鋰硫電池、鋰空氣電池方面,目前國內(nèi)外進(jìn)展相對緩慢,2017年沒有看到突破性的進(jìn)展。
第三,固態(tài)電池的研發(fā)產(chǎn)業(yè)化持續(xù)升溫,但受到固/固界面穩(wěn)定性和金屬鋰負(fù)極可充性兩大問題的制約,真正的全固態(tài)鋰金屬負(fù)極電池還沒有成熟,但是以無機(jī)硫化物作為固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池應(yīng)該說出現(xiàn)突破??傮w來看固態(tài)電池發(fā)展的路徑:電解質(zhì)可能是從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合到固態(tài),最后到全固態(tài)。至于負(fù)極,會是從石墨負(fù)極,到硅碳負(fù)極,最后有可能到金屬鋰負(fù)極,但是目前還存在技術(shù)不確定性。第四,基于高容量富鋰正極和高容量硅碳負(fù)極的革新型鋰離子電池比鋰硫和鋰空氣電池更具可行性。
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