尽管国内外知名企业纷纷_香港回收电池_入局固态电池领域,但全固态电池走出实验室,还需要时间。
2021/2/4 17:17:32 点击:569
“全固态电池的研发还在围绕着关键科学问题的解决展开,还没有从实验室走向工程化应用阶段。”在贺明辉博士看来,固态电池发展的大问题,就是锂离子因高界面阻抗而无法有效地传导。在固态电池中,电极与电解质之间的有效接触较弱,锂离子在固体物质间的传输动力学性能较低,特别是在大电流、高倍率性能方面,这一缺陷就尤为突出。因此如何提升锂离子的导通性成为当前固态电池的主要研究方向。
贺明辉博士表示,根据结构设计的差别,固态锂电池可分为薄膜型和大容量型。对于薄膜型固态电池,容量一般较小,制备的成本也较高,可用于对容量要求较低、成本不敏感的特殊领域,如一些智能穿戴和可植入式医疗设备中。而对于大容量型的固态电池,目前还处于研发阶段,还没有成熟的产品投放到商业化应用中,在未来有可能应用在便携式电子设备及电动汽车中。
据俞会根介绍,全固态电池具有高安全性、高能量密度等优势,但固态电池要实现大规模量产,同时也存在一些迫切需要解决的技术难题,如固态电解质材料的室温离子电导率偏低;固/固界面接触性和稳定性差;金属锂表面存在粉化和枝晶生长问题,其循环性、安全性等机理方面还需要进一步研究;全固态锂电池制备工艺尚未确定,有些制造装备尚需开发量产等。基于上述难点问题,特别是固态界面稳定性和金属锂的可充放性问题,真正意义上的全固态金属锂电池技术尚未成熟。
俞会根判断,针对全固态电池,有望在2025年以前实现小规模量产,2028年以前大规模应用,目前这一预判没有变化,卫蓝新能源公司目前承担的北京市科委项目,全固态电池要在2021年实现装车搭载验证,因此2025年左右实现小规模装车是有可能实现的。
“固态电池要真正实现产业化,需要具有和液态电池持平甚至更低的成本,目前来看也是有希望实现的。”俞会根进一步介绍说,“我们测算过,当固态电池的能量密度达到400Wh/kg,产能规模在20GWh以上,其电芯价格有望达到0.5元/Wh,几乎与现有的铅酸电池价格接近,优势明显。不过,当前固态电池技术还在发展,产能规模还比较小,成本相较液态电池会高10-20%左右,但是固态电池的安全性能优异,作为一种新技术新产品需要有一个过渡期,我们加倍努力尽可能缩短这个过渡期。”
就卫蓝新能源自身而言,俞会根表示,目前,卫蓝新能源在房山区窦店镇成立了军民融合子公司“北京卫国创芯科技有限公司”,全面开展特种固态电池的研发和试制工作;在江苏溧阳成立了子公司“江苏卫蓝新能源电池公司”作为3C消费电池的生产基地,6月份投产;另外成立了“溧阳先导固态电池材料有限公司”,准备开展相关固态电池材料的研究开发工作。公司以北京房山窦店高端基地为储能电池/动力电池/特种电池的研发生产基地,以江苏溧阳为电池关键材料开发基地和3C消费电池生产基地进行布局。
根据卫蓝新能源的规划,2021年公司将在北京建设一期动力电池1GWh量产线。同时,基于公司科技成果的转化,还将陆续成立其他固态电池材料及装备子公司,打造固态电池产业链布局,推动全固态电池的产业化,2025前后实现全固态电池小规模量产,混合固液电池规模化量产。
电池网还注意到,3月31日上午,北汽集团董事长徐和谊一行在参观卫蓝新能源时,徐和谊也特意谈到自己对固态电池的乐观态度,他认为2023年前后就能出现可量产的固态电池,2025年就可以大批量生产。
半固态电池先行
目前而言,相较于全固态电池,半固态电池(混合固液电池)的产业化似乎离我们更近一些:
俞会根表示,混合固液电池作为液态电池到全固态电池的过渡技术,相关的技术相对成熟,最近几年有大规模量产的可能,卫蓝新能源的混合固液电池将在2020年实现亿瓦时级别量产。其实,混合固液电池已经有装车的案例,早在2018年,卫蓝新能源公司基于300Wh/kg混合固液动力电池产品与北汽新能源合作开发的样车,在中科院先导项目验收会上发布,综合续航里程是原设计里程的2倍以上,获得中科院科技成果转化特等奖。
今年年初,日本电子公司京瓷也推出一款住宅储能电池,该电池采用半固态锂离子电池架构,能够提高电池的经济性,加快了电池储能的价格革命。京瓷公司称,半固态电池的材料成本比标准锂离子电池的材料成本减少约40%,制造时间则缩短了2/3,因为在半固态电极中,电解质与材料混合形成了黏土状的浆料,无需黏合剂,从而去除了惰性物质,减少了如干燥、溶剂回收、压延和电解质填充等处理步骤。独特的生产工艺可以制造出比行业标准厚四到五倍的电极,从而减少了对铜、铝和隔板的需求。
2月,泰国电力和公用事业公司Global Power Synergy plc宣布将投资3520万美元,在泰国建立一家小型电池厂。该工厂主要是利用24M半固态技术,该技术先前已得到京瓷(Kyocera)的验证。这座半固态锂离子电池厂,总投资为11亿泰铢。从2020年底开始,该工厂初期的生产能力将只有每年30兆瓦时(MWh),后续工厂成熟后有可能全面扩大到100兆瓦时(MWh)。
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