固态锂电池将取代三元锂电池组的地位?近年来,随着新能源汽车的发展,安全、可靠、耐用的电池成为大众关注的核心部件之一。作为新能源车动力的三元锂电池组,随着时代的发展,已经碰触到了它硬件水平上的发展极限。继三元锂技术之后,固态锂电池或将成为新的新能源车动力源。
固态锂电池将取代三元锂电池组的地位?
动力电池对于电动车来说就如同"心脏"一般,并且价格也占据整车的半数以上,因此,电池技术对于新能源行业的发展至关重要,如果无法突破目前水性锂电池电容量的"瓶颈",整个行业很有可能陷入较为困顿的局面。
固态锂电池的优势
①固态锂电池的确具备非常多的优点,因固态电解质具有不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液的性质,不会使车辆发生自燃事件,大大加强了安全性,的确是一种理想的电动车电池材料。
②由于采用了有机电解液的传统锂电池,在过度充电、内部短路等异常情况下容易导致电解液发热,从而引发自燃甚至自爆的安全隐患。固态电池基于固态材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液等条件,安全系数较之锂离子电池有着先天的优势。
③目前体系下的锂电池已经接近极限性能,即便是特斯拉NCA18650电芯下的电池组,能量密度可以达到250瓦时/千克,应用于Model3的21700电芯能量密度达到300瓦时/千克,支持续航里程400到500公里,也仍然无法解决续航里程焦虑。
固态电池的电解质无需隔膜和电解液,并不存在漏液、腐蚀等问题,可以简化电池外壳及冷却系统模块,进一步减轻电池模组的重量,达到节能的效果。此外,全新的正负极材料配套可以使得电化学窗口达到5V以上,从根本上提高能量密度,有望达到500瓦时/千克。
目前主流电动车普遍使用的三元锂电池组,其实存在一定的缺陷,因为无论从化学结构是电池结构来说,三元锂材料都非常容易发热。如果不能把压力及时传导出去,电池就有爆炸的风险,今年发生的数起电动车自燃事件,也大半有此缘故。
且就续航角度而言,三元锂电池组的单体能量密度目前也面临瓶颈,很难有所突破。如果要提高能量密度,只能增加镍的含量或者添加CA,但高镍的热稳定性很差,容易产生剧烈反应。因此,目前只能在电池容量与安全性之间做出取舍。
即使是非常擅长科技与技术研发的丰田也表示,固态电池在2030年才能实现量产,可见固态电池的研发还是存在部分难题。事实上,固态电池由于不需要液体的浸润,仅需要固态电解质将正负极片隔开,那么金属物质材料的选择就变得非常关键。
而目前这项技术最大的挑战也就在于,由于固态电解质电导率总体低于液态电解液,这导致了目前固态电池的倍率性能整体偏低,内阻较大,所以固态电池暂时无法满足快充要求。如今,以松下、宁德时代为首的企业的三元锂电池组研发技术已经是"炉火纯青",即使是在短时间内将固态锂电池研发出来,也难以实现量产。
毕竟,一项新的技术走向世界时,总是需要企业拥有相应的产品量产能力,才能实现大面积的推广与应用。尽管目前的固态锂电池还面临着很多的问题,在能量密度上也暂时没有太大的优势,但其的确拥有非常高的安全性,如果能研发出合适的金属材料,或许整个动力电池行业,都将迎来新的突破。
从目前来看,仅凭借锂电池的技术研发,这一目标显然已经无法实现。而为了保证动力电池的高能量密度和安全性,固态电池的研发进度给整个新能源汽车行业带来了光明。因此,固态电池被广泛认为是下一代动力电池正确的技术研发方向。
总结:随着技术的发展,锂电池的性能短板被越来越明显。很多锂电池研究机构目前已经布局研发新型电池技术,和其他新兴技术不同,固态锂电池技术目前已经有成功的先行者,辉能科技是全球首家成功实现固态锂电池商业化量产的企业。