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固态锂离子电池的出现有什么意义?

2023-12-01   点击量:116

我们之前解析新车的时候曾讨论过一个问题,就是目前新能源车续航能力是不是真的遭到掣肘,其实答案是显然的,续航的多少并不是技术方面的差距,在电池容量没有冲破的今朝,新增电池节数是提高续航的普遍做法。因此,并不是厂家做不到高续航,而是他们要依据市场需求和车型定位做出适宜自己的选择。


但我们也了解,动力锂电池关于电动汽车来说就如同“心脏”一般,并且价格也占据整车的半数以上,因此,电池技术关于新能源行业的发展至关紧要,假如无法冲破目前水性锂离子电池电容量的“瓶颈”,整个行业很有可能陷入较为困顿的局面,毕竟新增电池节数的同时也是新增车辆自重,并不是长久之计。


在将来,不仅仅是家用车,就连交通工具可能都要使用电力能源,届时对电池的要求将会更高。因此,可塑性更高的固态电池就成为了许多公司努力的方向,包括丰田、宝马、奔驰、大众等国际知名车企,以及日本经济省出资联合的各大公司,都已开始着手布局这个范畴。


在去年本月召开的锂离子电池技术论坛上,我们看到了这样一幕:仅有指甲盖厚度的电池组在被剪刀剪断后,不仅没有爆炸,甚至还在正常供电。此外,即使将其弯折上万次,电池容量衰减也没有超过5%,并且针刺后电池进水没有燃烧或爆炸。事实上,固态锂离子电池的确具备非常多的优势,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,大大增强了安全性,的确是一种理想的电动汽车电池材料。


目前主流电动汽车普遍使用的三元锂离子电池,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。假如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汽车自燃事件,也大半有此缘故。且就续航角度而言,三元锂离子电池的单体能量密度目前也面对瓶颈,很难有所冲破。假如要提高能量密度,只能新增镍的含量或者添加CA,但高镍的热稳定性很差,容易萌生剧烈反应。因此,目前只能在电池容量与安全性之间做出取舍。


随着全球知名公司和研究机构的研公布局,预计2030年全球固态电池需求有望接近500GWh。参考SNEresearch的动力锂电池出货量预测,若固态电池能在2022年实现市场化并逐步提升渗透,到2025年固态电池在动力锂电池中的市场空间约莫能达到60亿元左右。


事实上,固态电池由于不要液体的浸润,仅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。不过,导电率与温度关系非常大,因此温度较高的状态下工作,会使得电池更好地发挥性能。此外,电池的导电率要维持在正常的水平,电流过高过低都有可能引起其他问题。


如今,以松下、宁德时代为首的公司的三元锂离子电池研发技术已经是“炉火纯青”,而当前国内其实已经有上市公司布局固态电池相关业务,包括:宁德时代、赣锋锂业、珈伟股份、江苏清陶能源、辉能、中航锂电、比亚迪、万向、威马汽车等。固态电池将来到底能否有冲破,我们不妨期望。


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钜大特种电池工程研究院

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