鉅大LARGE | 點擊量：2379次 | 2018年12月08日
高能量密度全固態(tài)鋰電池
若要評選2017年電池行業(yè)的明星詞匯，非“高能量密度”莫屬。在中國“2020年單體350wh/kg、系統(tǒng)250wh/kg”的戰(zhàn)略規(guī)劃下，高能量密度儼然已經(jīng)成為電池發(fā)展的主旋律，在此背景下，固態(tài)電池等新興鋰電技術(shù)順勢登上了歷史的舞臺。
1.陳淵與固態(tài)電池的相遇-漂洋過海來看你
陳淵博士，現(xiàn)任桑德新能源研究院主任工程師。2006年獲得于中科院物理化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位，曾先后就職于北京大學(xué)、中信國安盟固利有限公司、加拿大滑鐵盧大學(xué)、新加坡共和國理工學(xué)院等知名企業(yè)和科研院校，有豐富的正負(fù)極材料開發(fā)、動力電池、全固態(tài)鋰電池工作經(jīng)驗，熟悉軟包動力電池設(shè)計、電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計、電化學(xué)測試分析平臺開發(fā)等。先后參與硅負(fù)極、耐高溫正極材料、高能量密度動力鋰電池開發(fā)、全固態(tài)鋰電池性能開發(fā)與應(yīng)用、動力電池劣化失效機制研究等多項國家級科技項目，申請相關(guān)專利12項，在國內(nèi)外期刊上發(fā)表相關(guān)SCI論文8余篇。在鋰電行業(yè)從業(yè)11年，取得豐碩的研究成果，并且成功制備出世界首個具有活性的采用硅負(fù)極的全固體薄膜鋰電池。
2.陳淵與桑德的相逢-眾里尋他千百度
2017年，電池技術(shù)突飛猛進(jìn)的一年，以鋰電之父約翰·古德諾夫為起點，各大企業(yè)及研究機構(gòu)相繼在“固態(tài)電池”的戰(zhàn)場中亮劍；由寶馬、戴姆勒、通用、大眾、豐田、本田、現(xiàn)代等主流車企牽頭，“固態(tài)電池”駛?cè)肓诵袠I(yè)快車道。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
2017年，桑德集團(tuán)迎來了24周歲的生日，也迎來了全固態(tài)電池的領(lǐng)路人-陳淵博士，這個成功制備出世界首個具有活性的采用硅負(fù)極的全固體薄膜鋰電池的研究學(xué)者，遠(yuǎn)渡重洋重回祖國的懷抱，投入到中國新時代建設(shè)中來，填補了桑德集團(tuán)在鋰電固態(tài)電池領(lǐng)域的空白，也為桑德新能源全產(chǎn)業(yè)鏈的打造添磚加瓦。
3.陳淵在固態(tài)電池領(lǐng)域的思想碰撞
2018年1月6日，由新能源汽車行業(yè)知名公眾號“連線新能源”和杭州水云間信息技術(shù)有限公司主辦的新能源汽車百家講壇第40期在上海如期舉行。桑德集團(tuán)新能源研究院主任工程師陳淵博士應(yīng)邀出席會議并圍繞“全固態(tài)鋰電池核心技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用前景”做主題報告。
來自于整車廠、電芯企業(yè)、PACK企業(yè)、電機電控企業(yè)、充電樁企業(yè)、高校研究機構(gòu)，以及上下游合作伙伴，近170名業(yè)內(nèi)精英齊聚一堂，在桑德新能源研究院技術(shù)專家陳淵博士的分享下，聚焦主題，深度風(fēng)暴。就全固態(tài)鋰電池核心技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用前景，陳淵博士做了如下講解：
未來新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要矛盾，將集中在人們對續(xù)航里程日益增長的美好向往與動力電池能量密度增長緩慢之間的矛盾。我國政府將動力電池的技術(shù)目標(biāo)設(shè)定在2020年單體能量密度300Wh/kg、2025年單體能量密度500Wh/kg，500Wh/kg就算是三元鋰電也難以堪此大任。現(xiàn)有體系的鋰電池的能量密度基本上很難突破300Wh/kg。受困于這個難題，作為“下一代鋰電池技術(shù)”，固態(tài)電池以其天生具有的高能量密度和高安全性成為人們夢寐以求的理想對象。
眾所周知，鋰離子電池的出現(xiàn)起源于日本，至今已有25年左右的歷史，而真正用作電動車動力系統(tǒng)只有10多年，鋰離子電池很年輕但是進(jìn)步很快，而全固態(tài)鋰電池的概念比鋰離子電池出現(xiàn)的更早。
車用動力鋰電池，除需滿足長續(xù)航里程和大功率充放電的要求外，安全性尤為重要。與商用鋰離子電池相比，全固態(tài)電池最突出的優(yōu)點是安全性。固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，因而全固態(tài)電池具有固有安全性和更長的使用壽命。
但是目前前商品化的薄膜全固態(tài)鋰電池因整體能量密度低限制了其應(yīng)用，僅用于特殊器件。所以基于種種問題，高能量密度固態(tài)電池的商業(yè)化之路崎嶇坎坷。陳淵博士就以下問題，談了自己的看法：
如何通過廉價的方法將固態(tài)電解質(zhì)層的厚度控制在10微米以下甚至于幾百納米，以求得單體電池達(dá)到更高的能量密度？需研發(fā)低成本的新方法：液相法合成電解質(zhì)納米粉體及在正極層上熱涂成膜等，避免薄膜轉(zhuǎn)移過程破碎。
采用薄金屬鋰作為負(fù)極，全固態(tài)電池的安全性和長壽命如何做到比現(xiàn)有液態(tài)鋰電池的更優(yōu)更長？可使用熱蒸鍍金屬鋰等可控生成技術(shù)能將金屬鋰薄膜制備成微納米級，以此提高全固態(tài)電池的安全性和壽命。
如何將全固態(tài)電池的界面阻抗降低到與現(xiàn)有液態(tài)鋰電池可媲美的程度？致力于研發(fā)廉價的新工藝：氣固液三相流化床法、磁控濺射法等在粉體表面形成均勻納米包覆層可提高固/固界面接觸性和穩(wěn)定性。
目前真正意義上的高能量密度全固態(tài)金屬鋰電池仍未產(chǎn)業(yè)化，國內(nèi)外研發(fā)制造設(shè)備差距不大，基本處于同一水平。全固態(tài)電池作為鋰電池未來發(fā)展的一個方向，全球范圍內(nèi)已有多家企業(yè)開始布局，對高能量密度全固態(tài)金屬鋰電池研發(fā)投入力度逐步增大。全固態(tài)動力電池的技術(shù)進(jìn)步對推動我國新能源行業(yè)發(fā)展具有重要意義和實用價值。
桑德集團(tuán)一向以技術(shù)為發(fā)展核心，非常重視研發(fā)創(chuàng)新，涉足新能源領(lǐng)域后也是如此。桑德特設(shè)的新能源研究院，立足新能源產(chǎn)業(yè)以及相關(guān)行業(yè)，聚集行業(yè)專家及領(lǐng)軍人物，培養(yǎng)行業(yè)人才，在新能源產(chǎn)業(yè)上做到技術(shù)創(chuàng)新，基礎(chǔ)研發(fā)轉(zhuǎn)化等。目前，新能源研究院對全固態(tài)電池給予高度關(guān)注，并把高能量密度全固態(tài)金屬鋰電池產(chǎn)業(yè)化列為新能源研究院近期的目標(biāo)之一。目前一些前期工作已經(jīng)開展，很多技術(shù)條件已經(jīng)具備，我們有信心開發(fā)出安全且性價比高的高能量密度全固態(tài)金屬鋰電池，如果能夠得到社會各界有識之士協(xié)同合作和支持，相信在中國能形成相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)制造鏈，占據(jù)制高點，實現(xiàn)中國新能源事業(yè)‘彎道超車’。
讓我們?yōu)樾聲r代中國制造貢獻(xiàn)力量，助力中國新能源行業(yè)騰飛。
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