什么是固态电池?固态电池有哪些最新的进展?

2019-12-24      3544 次浏览

固态电池已成为全球新一轮动力电池竞赛中的投资热点。


2018年底,成立于2010年的半固态锂电池研发企业24M对外宣布,获得D轮2180万美元融资,资本方来自高级陶瓷制造商京瓷集团和全球贸易公司伊藤忠商事。


这家公司从曾经风靡一时后来衰落的美国磷酸铁锂电池企业A123分拆出来,由中国台湾科学家蒋业明博士创立,目标是为电动汽车开发价格合理的高能量密度电池,将从2019年开始建立一个小型产业化工厂,希望在2020年交付首批产品。


作为下一代电池技术的固态电池,对很多人而言是一个比较模糊的概念。


简单地说,固态锂电池是相对液态锂电池而言,是指结构中不含液体,所有材料都以固态形式存在的储能器件。具体来说,它由正极材料+负极材料和电解质组成,而液态锂电池则由正极材料+负极材料+电解液和隔膜组成。


中科院物理所研究员、固态离子学课题组组长黄学杰对大出行下半场(wx:investchuxing)介绍,固态锂电池采用金属锂作为负极,固体无机或高分子材料作为电解质,能量密度比采用同类型正极材料的锂电子电池高20%-30%。


冯玉川分析,全固态锂电池单体的能量密度在实验室可以到430Wh/kg以上,在中试阶段可达375Wh/kg,在量产阶段可以轻松达到300Wh/kg以上。


在能量密度之外,安全性是固态电池的更大优势。对此,中国科学院青岛生物能源与过程研究所副研究员董衫木表示,目前液态锂电池选择使用的液态有机电解液易燃易爆,用固态电解质代替液态电解液,是我们公认可以提升锂电池安全性能最为有效的方法之一。


全球固态电池最新进展


正是因为固态电池具有这么多的优点,世界多国政府都高度重视固态电池的研发,上市公司和创业公司纷纷投资固态电池这一全新赛道。


其中,日本在全球遥遥领先。2018年7月,日本国立研究机构新能源产业技术综合开发机构(NEDO)对外宣布启动第二阶段固态锂离子电池研发项目,并为此斥资100亿日元(约合人民币5.9亿元),成员包括23家整车及电池、材料厂商,另外还有15家大学及公共研究机构,计划到2022年全面掌握全固态电池相关技术。


日本企业在固体电池方面的研究开始的较早,水平较高,尤其是在硫系固态电解质方面,日本丰田汽车公司近日披露了其全固态电池的框架,并计划于本世纪20年代初实现商业化。


在韩国,三大蓄电池厂商LG化学、三星SDI和SK创新2018年11月对外宣布,联手开发核心电池技术,将成立一个规模1000亿韩元的基金,计划在固态电池、锂金属电池和锂硫电池领域进行研发,来打造下一代电池产业生态系统。


固态电池尚在研发阶段


尽管全球的固态电池研发和投资热闹非凡,但整体来看车用固态电池尚处于研发阶段,还远远未进入量产阶段。


尽管固态电池具有高安全性、高能量密度、循环次数高、相对较轻等特点,但界面阻抗大(电解质跟材料界面是固-固状态,不利于锂离子传输)、快充难度大(高阻抗、低导电率导致内阻大)、成本高等一系列问题尚待解决。劲邦资本合伙人王荣进大出行下半场(wx:investchuxing)分析。


中科院青岛生物能源与过程研究所研究员崔光磊认为,现在的固态电池停留在研发阶段,主要是因为固态电池存在容量衰减、内阻增加、内路短、热失控、日历失效等失效行为,降低了电池的能量密度、功率密度、循环寿命、安全性和可靠性。


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