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半固態(tài)鋰電有望先行應(yīng)用 下一代鋰電技術(shù)引全球企業(yè)角逐

鉅大LARGE  |  點擊量:787次  |  2018年07月19日  

近日,IEEE《光譜》雜志在官網(wǎng)發(fā)表文章稱,美國馬薩諸塞州的“固體能源系統(tǒng)公司”(SolidEnergySystems)有望成為第一家銷售半固態(tài)電池的公司。該公司第一批半固態(tài)鋰電池已經(jīng)亮相,計劃今年晚些時候用于無人機,2019年進(jìn)入可穿戴設(shè)備領(lǐng)域,2021年用于電動汽車領(lǐng)域。


據(jù)悉,該公司將純鋰箔制成的超薄陽極涂上一層混合聚合物陶瓷電解質(zhì),以使鋰鹽在室溫下傳導(dǎo)離子。通過該設(shè)計生產(chǎn)的鋰電池為半固態(tài)鋰電池,比傳統(tǒng)的鋰離子電池設(shè)計更安全,能量密度也是目前普通鋰離子電池的兩倍,而且可以重復(fù)充電23000次。目前使用傳統(tǒng)電池只能維持20分鐘飛行的先進(jìn)無人機,借助新電池能飛行40分鐘或更長時間。


另據(jù)國家科技部網(wǎng)站消息,日前意大利博洛尼亞大學(xué)研究人員經(jīng)過8年努力,研發(fā)出了一種新型半固態(tài)氧流量鋰電池NESSOX。具有高達(dá)1兆瓦時/噸的能量密度,同時還可以像汽車“加油”一樣,在幾分鐘內(nèi)通過更換電池內(nèi)部液體電解質(zhì)完成充電。該電池采用一種新型液體電解質(zhì),能夠有效抑特種致電池失效的物質(zhì)生成,并保持電池性能穩(wěn)定,這種新型高能量密度半固態(tài)鋰氧電池表現(xiàn)出了優(yōu)異特性。基于NESSOX的優(yōu)秀性能和應(yīng)用前景,該項目獲得了意大利國家創(chuàng)新獎等多個獎項,博洛尼亞大學(xué)專門成立了名為Bettery的公司,正在尋找合作伙伴籌集資金,推動NESSOX的應(yīng)用發(fā)展。


半固態(tài)鋰電有望先行應(yīng)用


固態(tài)鋰電與目前鋰電池的最大區(qū)別在于固態(tài)電解質(zhì),固態(tài)鋰電采用固態(tài)電解質(zhì)以后,一方面可以提升電池的電壓平臺,進(jìn)一步提升電池的能量密度;另一方面,在固-固反應(yīng)中減少了氣體的排放,提升了電池的安全性能。

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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%

盡管固態(tài)鋰電池相較于目前主流電池體系好處多多,但固態(tài)鋰電池技術(shù)的研發(fā)也并非一帆風(fēng)順。妙盛動力科技有限公司董事長邱則有日前在接受電池中國網(wǎng)采訪時表示,全固態(tài)鋰電池功率密度偏低、界面阻抗過大、循環(huán)次數(shù)低等技術(shù)難點一直未取得關(guān)鍵性突破,短期內(nèi)很難快速產(chǎn)業(yè)化。但邱則有認(rèn)為,半固態(tài)鋰電池在技術(shù)上相對較易實現(xiàn),目前該公司已在探索。


持上述觀點的業(yè)內(nèi)人士不在少數(shù)。日產(chǎn)研究與先進(jìn)工程高級副總裁淺見孝雄曾表態(tài)稱,盡管全固態(tài)電池在實驗室里確實表現(xiàn)不凡,但如果將其做大并放入汽車中,在續(xù)駛里程、安全和成本方面仍無法得到保障,技術(shù)上還需要更多突破。他認(rèn)為,到2025年前,全固態(tài)電池技術(shù)還無法完善地應(yīng)用在電動汽車上,其中的障礙包括成本和生產(chǎn)難度等。


“固體能源系統(tǒng)公司”創(chuàng)始人胡啟超也表示,很多人試圖找到百分之百完美的固態(tài)電池技術(shù),但短期內(nèi)有很多技術(shù)瓶頸難以攻克,“所以我們認(rèn)為,半固態(tài)電池方案更好”。


江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司董事長李良彬認(rèn)為,固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化將會分為幾個階段,不會一蹴而就。“我們今年計劃在寧波建一個0.2-0.3GWh的中試生產(chǎn)線,產(chǎn)品與現(xiàn)在鋰離子電池仍有很多相似之處,區(qū)別在于在隔膜上涂了一層固態(tài)電解質(zhì),我們稱之為第一代產(chǎn)品。”李良彬進(jìn)一步補充道:“未來我們還會有第二代、第三代固態(tài)電池產(chǎn)品,到第三代應(yīng)該就是真正的固態(tài)鋰電池,采用固態(tài)電解質(zhì),負(fù)極用金屬鋰,正極可能用811。”


下一代鋰電技術(shù)引全球企業(yè)角逐

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標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化過程注定要像三元鋰電池技術(shù)路線一樣,需要技術(shù)上的不斷突破,需要成本上的大幅下降,方能逐步走出實驗室,廣泛應(yīng)用于新能源汽車上。但作為下一代電池代表的技術(shù)方向,固態(tài)鋰電池有望大幅提升新能源電動汽車的續(xù)航里程,真正推動電動汽車大規(guī)模普及應(yīng)用,多個國家都在抓緊技術(shù)研發(fā)布局,力爭在未來鋰電競爭中搶得先機。6月15日,日本國立研究機構(gòu)——新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)在東京召開新聞發(fā)布會,宣布啟動第二階段固態(tài)鋰離子電池研發(fā)項目,并為此斥資100億日元,成員包括23家整車及電池、材料廠商,另外還有15家大學(xué)及公共研究機構(gòu)。而此前,日本鋰離子電池技術(shù)與評估中心財團(tuán)從日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省那里獲得了1400萬美元的資金支持,最終目標(biāo)是在2030年之前共同研發(fā)出一種能夠支持800公里續(xù)航里程的電池。對此,中國電動汽車百人會理事長陳清泰表示,鋰電池領(lǐng)域日本企業(yè)被中國企業(yè)趕超,這一新項目日方將舉全日本之力推進(jìn)研發(fā),力爭奪回電池產(chǎn)業(yè)的霸權(quán)。同時陳清泰還認(rèn)為,這種競爭會激勵中國企業(yè)加倍努力。


不只是日本,在固態(tài)電池領(lǐng)域,中韓及歐美等國家和地區(qū)也在發(fā)動攻勢。中國方面,中科院青島能源所、中科院寧波材料所、寧德時代、中航鋰電、比亞迪、贛鋒鋰業(yè)等多家研究機構(gòu)和企業(yè)都已開始固態(tài)電池的研發(fā)工作。德國的奔馳、寶馬,韓國的三星SDI、現(xiàn)代等多個國家的企業(yè)都在該領(lǐng)域布局。


鉅大鋰電,22年專注鋰電池定制

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