作为电动汽车的心脏,动力电池与目前大热的新能源汽车一样备受瞩目。其中,锂离子电池因其具有能量密度高、自放电率低、循环效率高,循环寿命长等特点,颇受新能源汽车产业的青睐,市场发展潜力巨大。
但目前的锂离子电池技术尚未成熟,安全性不稳定的问题仍然存在,再加上电池不定期起火事故频现,一直刺激着消费者们的神经,而发展固态电池技术或将成为破解电动车安全问题的新选择。
➤固态电解质成趋势
现在所使用的锂离子电池成本较高,技术也不成熟,所产的锂离子电池存在不少安全隐患。哈尔滨工业大学教授王振波表示。
据了解,近年来大型动力电池事故频发,很大程度上是由于电池内部使用液态电解质。是否安全对锂离子电池储能来说非常关键。清华大学材料学院副教授李亮亮强调,目前市场上商用的锂离子电池一般都采用有机液态电液,它的缺点是易燃烧,还可能渗漏液体,造成环境污染。
➤技术瓶颈难突破
高安全性是储能电池应用的基础和前提,固态化是解决二次电池安全性的最佳途径。固态锂电池已进入全球加快布局和研发的阶段,很多著名机构都在开发固态锂电池。温兆伟说。
目前,包括韩国三星、日本丰田和我国宁德时代在内的众多电池和汽车厂商,都加大了固态电池研发投入,已有部分电池进入装车测试阶段。尽管前景可期,但由于技术和工艺上的种种问题,发展固态电池的道路绝非一帆风顺。
高效的电解质材料体系缺乏。温兆伟指出,目前固态电池材料发展很快,但综合应用较为欠缺。作为固态电池的核心材料,目前在固体锂离子导体的单一指标上已有所突破,但综合性能尚不能满足大规模储能需求。对此,董衫木也认为,现今固态电池采用的固态电解质普遍存在性能短板,距离高性能锂离子电池系统的要求仍有不小的差距。
➤新技术层出不穷
针对固态电池,我们要从最基础的材料、界面、单体,一直到最终的系统模块进行研究,只有从根本上解决了关键材料和界面问题,才能开展系统的工艺研究,从而满足单电池的性能要求。温兆伟说。
而面对发展过程中接连不断的挑战,各种新技术百家争鸣,一些固态电池技术有了最新突破。
比如,在固体电解质材料上,业内发现基于石榴石结构的锂镧锆氧(LLZO)固体电解质体系的固态电池具有优异的循环性能和倍率性能,它也因此成为一大技术热点。LLZO是一种性能优异的填料,能够提高聚合物基复合固态电解质的性能。基于LLZO的固态电池循环1000次后容量仍能保持81%。李亮亮介绍。