鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年04月14日
固態電池具有能量密度高、安全性能好等優點
2018年底,一家成立于2010年的半固態鋰電池研發企業美國24m公司宣布,已收到日本京瓷集團(KyoceraGroupofJapan)和全球貿易公司伊藤忠商事(Itochu)提供的2180萬美元D輪融資。
這家公司是由臺灣科學家蔣業明博士在中國創立的,他與美國鋰-鐵-磷酸鹽電池的前行業領導者A123分離后成立的。該公司已宣布將于2019年開始建設一個小型工業工廠,并希望在2020年前交付第一批產品,以開發價格合理的電動汽車用高能量密度電池。
24M是新一輪全球動力電池行業競爭的縮影。在全球范圍內,中國、日本、韓國、德國、法國、美國、英國、澳大利亞和其他國家的許多汽車和電池公司都在押注固態電池,以打造下一個超級明星公司。
那么,為什么固態電池如此受歡迎呢?
固態電池,即使是帶有固體電極和固體電解質的電池,也是當今市場上最常見的鋰離子電池,通常含有液態電解質。
與鋰離子電池相比,固態電池具有能量密度高、安全性能好等優點。
中國科學院物理研究所研究員、固態離子學研究組組長黃學杰表示,固態鋰電池以金屬鋰為負極,固體無機或高分子材料為電解質,其能量密度比鋰電子電池高20%-30%。使用相同類型的陰極材料。
除了能量密度,安全性是固態電池的一大優勢。中國科學院青島生物能源與工藝研究所副研究員董善木說,液態鋰電池中使用的液態有機電解質是易燃易爆的,用固體電解質代替液態電解質是提高鋰電池安全性的最有效途徑之一。
清華大學材料學院副教授李亮亮表示,固體電解質不易燃,不會產生液體電解質。因此,它不具有腐蝕性。這是解決電池安全問題的有效方法,也符合未來電池發展的趨勢。同時,固體電解質的高機械強度也能有效地抑制鋰枝晶在電池循環過程中的穿透,使鋰金屬負極的應用成為可能。
根據固態電池中固體電解質的狀態,固態電池可分為固態電池和半固態電池。前者是純固態電池,但電池中有少量液態電解質。后者是半固體電解質和半液體電解質,如上述24M產品。
固態電池雖然具有高安全性、高能量密度、高循環時間和相對輕的特點,但存在一系列的問題,如界面阻抗高(電解質與材料之間的固體-固體界面,不利于鋰離子的傳輸)、充電困難(高阻抗、低電導率)。導電性導致高內阻)和高成本有待解決。金邦資本合伙人王榮進對此進行了分析。
中國科學院青島生物能源與工藝研究所研究員崔光磊認為,固態電池仍處于研發階段。主要原因是固態電池具有容量衰減、內阻增大、內部短路、熱失控、日歷等故障行為,降低了電池的能量密度、功率密度、循環壽命、安全性和可靠性。
從實際出發,青島新能源材料研究所所長何泓材認為,固態電池開發生產面臨的挑戰主要在于開發離子導電性高、阻抗高、固態接觸界面穩定的固態電解質材料,以及固態電池專用設備的研制。只有找到解決這些挑戰的方法,固態電池才能大規模生產。
許多初創企業可能只有一兩個解決方案,但最終未能實現固態電池的產業化。
王榮進認為,固態電池應用的演進路徑是:首先在消費電子領域普及,經過全面驗證,再經過1-2年的車輛測試和驗證,才能真正應用于汽車,這個過程至少需要5-7年。
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