三元锂电池能量密度已经接近极限 固态电池何时担起重任?

2018-12-24      431 次浏览

前言:三元锂电池目前的单体能量密度已经接近极限,很难再有大的突破。越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了固态电池上。

目前纯电动汽车的发展一直受到电池能量密度低的桎梏。电池能量密度没有大的突破,纯电动车的续航里程就无法大幅提高,纯电动汽车的发展将智能依赖于政策支持,缺乏市场动力。

近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所宣布,由其牵头承担的纳米先导专项“全固态电池”课题已通过验收。这一技术进展将推动国内全固态锂电池的规模化应用。

业内人士表示三元锂电池目前的单体能量密度已经接近极限,很难再有大的突破。要想进一步提升三元锂电池的能量密度,就需要进一步提升电池中镍的比重。但是电池中镍的比重提升后,由于高镍的热稳定性很差,电池内部的热反应就会非常剧烈,安全问题令人担忧。

依靠三元里电池技术路线,动力电池能量密度要做到350Wh/kg的目标,难度很大。因此行业希望依靠固态电池进一步提升电池能量密度。固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液,高温下表现良好,安全性更高。固态电池会大大降低电动车自燃的概率。

越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了全固态锂电池上。大众曾宣布计划研发续航1000km固态电池;丰田汽车预计2022年完成固态电池的研发工作,并计划于2030年实现量产。

电解质材料是全固态锂电池技术的核心,目前固态电解质的研究主要集中在三大类材料:聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高温性能好,已经有商业化的应用案例;氧化物循环性能良好,适用于薄膜柔性结构;硫化物电导率最高,是未来主要方向。

不过,固态电池仍然面临一些技术难题。固态电解质具有高的电阻,在电导率、电池倍率、电池制备效率、成本控制方面都存在技术挑战。今年5月,丰田表示期望在2020年以后能制造出固态电池,但若要实现固态电池的量产,还需要等到2030年以后。

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