鉅大LARGE | 點擊量：632次 | 2021年05月25日
全球汽車業(yè)展開固態(tài)電池競備賽
固態(tài)電池已成為全球鋰離子電池行業(yè)競爭的制高點之一，歐美日等傳統(tǒng)汽車強國對此高度重視，韓國汽車及鋰離子電池公司近年來也加強了固態(tài)電池的研發(fā)?！叭蚬灿?3家公司在布局研發(fā)固態(tài)電池，其中約9家專注從事硫化物固態(tài)電池?！蔽覈茖W院青島生物能源與過程研究所研究員崔光磊說。
德法：加速推進聚合物固態(tài)鋰離子電池
1999年法國Bolloré公司實現(xiàn)了聚環(huán)氧乙烷聚合物固態(tài)鋰離子電池的商業(yè)化，2012年實現(xiàn)全固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用。這種固態(tài)電池的特點是容易加工，可以制備大容量電芯，且機械性較軟，各項性能和目前使用的電解液有相似之處。因此，比較容易利用現(xiàn)有設(shè)備通過改造實現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)。
2015年，德國博世集團收購了美國電池生產(chǎn)商SEEO公司，采用的也是聚環(huán)氧乙烷聚合物固態(tài)電解質(zhì)路線。
不過，這種固態(tài)電池的缺點也很明顯，離子電導率在所有的固態(tài)電池中最低，電池本身必須加熱到60℃或85℃以上，離子電導率才會提升，所以裝配這種電池的汽車要經(jīng)常保持在充電和高溫的狀態(tài)。另外，聚合物較為柔軟，鋰枝晶容易穿透固態(tài)電解質(zhì)造成短路。聚合物是有機物，電化學穩(wěn)定性也不好，雖與磷酸鐵鋰兼容性較好，但難與三元材料兼容，導致能量密度無法提升。崔光磊說：“聚環(huán)氧乙烷本身存在的電化學窗口窄和室溫離子電導率低的缺陷，決定了這種固態(tài)鋰離子電池仍然有很長的路要走?！?/p>
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
另外，德國三大汽車公司也一直在關(guān)注固態(tài)電池。寶馬公司研發(fā)的固態(tài)電池技術(shù)有望于2026年量產(chǎn)。大眾向美國電池公司QuantumScape投資，目標在2025年前建立固態(tài)電池生產(chǎn)線。德國政府曾撥款10億歐元支持本國公司研發(fā)固態(tài)電池。
美日韓：專注硫化物全固態(tài)電池
日本豐田作為現(xiàn)階段硫化物固態(tài)電池龍頭公司，幾乎壟斷了硫化物電解質(zhì)專利，于2010年率先推出了硫化物固態(tài)電池。但在崔光磊看來：“這僅僅是一種宣傳，并沒有實用性的固態(tài)電池面世或產(chǎn)業(yè)化?！?/p>
為進一步解決大容量無機固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化過程中存在的固/固界面接觸失效等諸多瓶頸問題，2017年十月，豐田宣布投入研發(fā)力量進一步布局固態(tài)電池研發(fā)。同年十二月，豐田還聯(lián)合松下對外宣布，將聯(lián)合開發(fā)全固態(tài)電池，預計2022年實現(xiàn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。
日本政府對固態(tài)電池研發(fā)極為重視，日本科技省共投入3個項目支持固態(tài)電池研發(fā)，低碳新能源項目在2013～2022年每年投入15億日元支持研發(fā)，新能源研發(fā)機構(gòu)在2016～2022年每年投入30億日元支持研發(fā)；還設(shè)立了2018～2022年solidev項目，在2018年投入18億日元，預計2025年、2030年硫化物全固態(tài)電池在日本動力鋰離子電池市場的滲透率分別達到50％、95％。
“日本舉全國之力推進硫化物全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)聯(lián)合豐田、本田、松下、日立、三井化學、NGK等38家公司與機構(gòu)一起做硫化物全固態(tài)電池，相關(guān)研究非常扎實。”崔光磊說。
在韓國，三星SDI也專注于硫化物全固態(tài)電池。2020年三月，三星SDI在NatureEnergy上發(fā)表了60℃下1000多次循環(huán)的硫化物全固態(tài)電池，用銀碳復合的無鋰負極材料，這是目前公開數(shù)據(jù)中最好的硫化物全固態(tài)電池。
不過，LG化學、三星SDI和SKI則聯(lián)手開發(fā)基于無機固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池，并成立了專門的研發(fā)基金，打造下一代電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)?，F(xiàn)代公司投資材料技術(shù)公司Ionic-Materials來布局固態(tài)電池，并通過南陽研發(fā)中心旗下的電池研發(fā)團隊進行固態(tài)電池的研發(fā)，目前已達到一定的技術(shù)水平，預計2025年可實現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)。
美國也把重點放在了硫化物固態(tài)電池研發(fā)上，設(shè)立了battery500項目給予支持，包括硫化物先進設(shè)計、電芯設(shè)計等。在美國，重要是初創(chuàng)公司進行固態(tài)電池研發(fā)，比較著名的公司有Cymbet、QuantumScape、SolidPower、Polyplus、24M、Sakti3等公司。
