鉅大LARGE | 點擊量：1067次 | 2021年11月03日
全固態(tài)電池潛力巨大，可以達到500Wh/kg
如何提高電池的能量密度又保證電池的安全性能，在“我國電動汽車百人會論壇2016”上引發(fā)諸多與會嘉賓的熱議。我國汽車工業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長董揚表示，要盡快開展鋰離子電池提升工程，研發(fā)出單體能量密度350Wh/kg、系統(tǒng)能量密度250Wh/kg的電池。如何把動力鋰離子電池的單體能量密度提升至300Wh/kg乃至更高同時不犧牲安全性，從目前的研究成果看，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池有些力不從心。我國工程院院士陳立泉表示，全固態(tài)電池潛力巨大，可以達到500Wh/kg，有望成為新一代鋰離子電池。
■電池能量密度與安全性是矛盾體
提高電池能量密度的意義不言而喻，以北汽新能源EV200百公里能耗14KWh為例，假如單體電池能量密度達到300Wh/kg，一次充電續(xù)駛里程可以達到470公里，基本解決消費者里程焦慮的困擾。另外，電池的安全性又關(guān)乎新能源汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。工信部最近決定，鑒于三元材料鋰離子電池的安全性驗證不足，暫停三元鋰離子電池客車列入新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄。
“以六氟磷酸鋰為電解質(zhì)的鋰離子電池的能量密度和安全性是一個此消彼長的關(guān)系，很難做到兩者同時大幅提高?！蔽覈娮涌萍技瘓F第十八研究所電池首席專家肖成偉告訴記者。一位不愿透露姓名的電池廠商高管告訴記者，整車公司在選擇電池類型的時候，往往采用權(quán)衡取舍的方法。乘用車采用能力密度更高的三元材料電池體系，商用車如大客車則采用安全性能更加有保證的磷酸鐵鋰離子電池體系。
這位業(yè)內(nèi)人士向記者透露，目前三元材料鋰離子電池單體還不能通過針刺試驗。以圓柱型三元鋰離子電池為例，從任何方向進行針刺試驗，都會出現(xiàn)劇烈爆炸。假如電池單體成組，針刺實驗會引發(fā)連鎖爆炸?！傲姿徼F鋰離子電池的安全性能相比三元鋰離子電池要好很多，針刺、擠壓、高空掉落試驗，絕大多數(shù)只是冒煙，只有極少數(shù)情況起火。”
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%
■固態(tài)電池或為技術(shù)方向
在兩相矛盾的窘境之下，下一代動力鋰離子電池如何研發(fā)，很多與會嘉賓思考了這個問題，陳立泉提出了自己的看法。他認為，電池的關(guān)鍵在于成本、能量密度和安全性。當前，將液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的能量密度提升至300~350Wh/kg，然后進一步提高電池能量密度到500Wh/kg。達到與燃油車相當?shù)乃剑挥腥虘B(tài)電池可以勝任，應(yīng)該盡快啟動全固態(tài)電池的研發(fā)產(chǎn)業(yè)化工作。
陳立泉表示，有三方面因素促使國內(nèi)研發(fā)全固態(tài)電池。首先，國內(nèi)電池整體水平至少落后日韓等國1~2年，繼續(xù)遵循日韓電池體系的研發(fā)路徑，只能越落越遠，沒有超越的機會；第二，全固態(tài)電池采用固體電解質(zhì)，不會出現(xiàn)液態(tài)電解質(zhì)遇到高溫分解氧氣的情況，沒有著火爆炸的危險；第三，全固態(tài)電池和目前電池技術(shù)體系相吻合，防止產(chǎn)業(yè)投資重復和失敗。陳立泉提出，采用材料基因組的方法，加快固態(tài)電池的研發(fā)速度，爭取盡快實現(xiàn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。
全國政協(xié)常委、科技部電動汽車重大項目總體專家組組長、我國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長、清華大學教授歐陽明高表示，全固態(tài)電池是未來的發(fā)展方向之一，這種電池具備高能量密度和比較好的安全性，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還要過程。我國汽車工程學會電動汽車分會主任陳全世同意歐陽明高的觀點。他認為，目前電池體系種類繁多，固態(tài)電池是其中之一，有一定的優(yōu)勢。
■應(yīng)用前景廣闊
全固態(tài)電池的電解質(zhì)為固態(tài)，在使用固態(tài)電解質(zhì)后，鋰離子電池的適用材料體系隨之發(fā)生改變?！爸匾囊稽c是可以不再使用嵌鋰的石墨負極，而是直接使用金屬鋰來做負極?！北本├砉ご髮W教授吳鋒說，這樣可以明顯減輕負極材料的用量，使得整個電池的能量密度顯著提高。
在傳統(tǒng)鋰離子電池中，要使用隔膜和電解液，據(jù)計算，兩者占據(jù)電池近四成體積和1/4的重量。假如用固態(tài)電解質(zhì)取代，正負極之間的距離可以縮短到只有幾到十幾個微米，電池的厚度就能大大地降低。電池單體體積的減小，可以使單位體積內(nèi)放置更多的電池單體，達到新增續(xù)駛里程的目的。
“假如現(xiàn)在還不加快布局全固態(tài)鋰離子電池，將會錯失發(fā)展時機?！标惲⑷獜娬{(diào)，現(xiàn)在新聞經(jīng)常報道國外鋰硫、鋰空電池的研究進展，但其產(chǎn)業(yè)化難度更高?！肮虘B(tài)鋰空電池可能是電化學儲能的最終選擇，假如業(yè)內(nèi)將全固態(tài)鋰離子電池問題攻克了，再去做鋰硫、鋰空電池，相關(guān)技術(shù)難題會迎刃而解?！标惲⑷詈笳f。
