A. 李久铭:固态电池八大技术难题待解 或在8年内大规模应用
2月27日,在湖南宁乡召开的固态电池技术、智能装备与市场应用研讨会上,李久铭发表了题为《固态锂离子电池的技术和应用》的主题演讲。李久铭表示,固态电池兼顾高能量和高安全的性能,与液态电池相比,固态电池具有不可燃烧、不会爆炸,无泄漏及腐蚀问题;高温寿命不受影响,无气胀,超长使用寿命;制造成本及全寿命周期成本下降;原材料纯度要求低,能量密度可以显着提高等优势。
与此同时,固态电池也有倍率、低温、循环性较差;硫基电解质体系对空气敏感;高电压、高电导聚合物电解质缺乏;材料体系未确定,制造技术无确定等不足之处。李久铭介绍说,固态电池各种材料都有局限性,都在持续开发,没有十全十美的材料,复合材料可能是解决之道。
“目前固态电池材料体系、电芯、模组、智能制造技术尚未确定,尚未形成产业链。“在李久铭看来,“只有安全性、能量密度、循环寿命、日历寿命显着提高,成本及功率特性接近甚至优于液态锂离子电池,全固态电池技术才有竞争力。”
中国自1965年就开始研究全固态电池,新一轮固态电池研发热潮从2011年开始。中科院青岛能源所提出了“刚柔并济”固态聚合物电解质的设计理念, 发挥不同材料的优势,创新地复合“刚性”多孔骨架材料和“柔性”聚合物离子传输材料。通过刚柔材料的优势互补,结合路易斯酸碱相互作用增加嵌段运动且提升界面离子传输的特点,制备出多款综合性能优异的“刚柔并济”固态聚合物电解质进而满足了长续航、高安全固态锂电池的苛刻要求。
1. 高锂离子电导率、高耐氧化电位、兼顾力学与离子传导特性、能够在全寿命周期完全阻止锂枝晶穿刺的聚合物复合固态电解质膜尚未突破;
2. 固态电解质层与电极层界面电阻较大;
3. 循环过程中固态电解质相与电极内颗粒接触变差;
4. 锂沉积位点侍戚及形貌不易控制;
5. 纯金属锂电极存在较大体积变化;
6. 高速高效率全固态电池的制造工艺和装备尚不成熟;
7. 全固态电池低温特性尚需改善;
8. 全寿命周期全固态锂电池安全性不热失控行为机理不清楚。
李久铭预计,以上问题有可能在3年之内找到解决方案,5年之内实现小试,8年进入大规模应用。
李久铭还透露,卫蓝新能源针对不同的正极材料,悔高进行了表面改性技术平台的开发,改性后的材料在半固态电池中表现优异,循环性能和安全性能都得到明显的改善;在全固态电池中能够正常工作,倍率性能得到很好的提升;目前,部分技术正在进行中试。
(以上老前陵内容未经发言者本人审阅,仅供参考。)
B. 国外固态电池研究进展
本文将介绍国外在固态电池的发展现状:
日本:
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)宣称,日本部分企业(包括丰田、松下等23家 汽车 、电池和材料企业)及15家学术机构将在未来5年内联合研发电动车全固态锂电池。目前第二阶段固态锂离子电池研发项目已经启动,预计将投资100亿日元(约合人民币6.3亿元)。
在整车厂商的研究进展方面,丰田 汽车 凭借雄厚的技术经验积累处于领先地位:2018年9月,丰田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。
丰田全固态电池基础就是降低固态电池内电阻的技术。凭借该技术,丰田将全固态电池的能量输出密度(按照体积)提高至约2.5kW/L。同时,成功将能量密度提高至400Wh/L,比2010年左右生产的锂离子(Li-ion)电池的能量密度高一倍。
但是目前丰田的全固态电池的性能远远比不上现有的锂离子电池。因此,为了使固态电池可以尽早商业化,丰田正努力提高其性能。
韩国:
韩国企业选择抱团研发固态电池技术:
2018年11月消息,韩国三大蓄电池厂商LG化学、三星SDI和SKI将联手开发固态电池、锂金属电池和锂硫电池,此外,它们将成立一个规模1000亿韩元(约合9000万美元)的基金,来打造下一代电池产业生态系统。
三星SDI在2017年北美车展便已展出过固态电池和基于21700圆柱电芯的电池模组;LG化学本身在固态电池的研发上也有布局。
整车厂商现代 汽车 则选择投资材料技术公司——位于马萨诸塞州的初创固态电池材料企业Ionic Materials来布局固态电池,推动电池技术发展。有业内人士透露,现代正通过南阳研发中心(Namyang R&D Center)旗下的电池研发团队进行固态电池的研发,目前已取得一定的技术水平,预计2025年可实现固态电池量产。
德国:
德国政府在资金上给予了固态电池研发工作支持。
据外媒报道,为了减少德国车企对于中日韩电池厅胡供应商的依赖,德国总理默克尔将计划拨发10亿欧元用于支持德国的一家电池生产商,同时也将资助一家电池研发机构,用于开发下一代的固态电池。
宝马:宝马一方面在自建电芯研发中心,研发固态电池技术并有望于2026年扮源拦实现固态电池突破性进展并随后量产。另一方面,宝马也积极和Solid Power在固态电池方面深度合作,快速提升电池研发裂态能力。
大众:老牌 汽车 厂商大众此前宣布将计划自主生产固态电池,可能从2024或2025年开始批量生产,工厂或将建在欧洲或德国。此外,大众还获得了美国外国投资委员会(CFIUS)的许可,同意其向电池技术公司-QuantumScape投资1亿美元成为QuantumScape最大股东,增持股份。QuantumScape拥有200多项固态电池技术专利和专利申请量,这将为大众研发固态电池提供强有力的帮助。目标在2025年前建立固态电池生产线。
美国:
2018年10月,菲斯克宣称其新款固态锂电池充电仅需9分钟,并将实现量产。此后,该公司的固态电池技术获得了重型机械制造商卡特彼勒(Caterpillar)的投资,但并未透露具体投资数额。菲斯克表示,正申请专利的菲斯克柔性固态电池的成本每千瓦时不到100美元,可用于建筑、储能、交通和采矿业。预计将于2018-2033年间实现商业化。
英国:
2018年10月,Ricardo宣布与4家机构/企业合作开展PowerDrive Line项目,目的是建立固态电池的预试验线,并为固态电池材料供应链开发流程。
项目合作方包括Ilika technologies公司、英国技术创新中心- Centre for Process Innovation、本田欧洲研发中心(Honda R&D Europe)以及英国伦敦大学学院(University College)。
澳洲:
2018年10月,澳洲马格尼斯资源有限公司(Magnis Resources Limited)宣布其合作伙伴C4V(Charge CCCV)已经生产出固态电池的原型。该原型电池容量目前为380Wh/kg和700Wh/L,预计进一步优化可达400Wh/kg和750Wh/L。该新型电池降低了生产成本,并且无需使用钴金属,减少了制约因素。
C4V计划将于2019年第二个季度开始商业生产。
C. 固态电池新进展!续航1030公里,35分钟充满电,2022年量产
日前,据外媒报道,新兴电动汽车制造商MullenTechnologies宣布了一项固态电池技术的测试结果。
此次测试由一家位于加利福尼亚州圣迪马斯的独立实验室EVGrid公司进行,测试结果显示,使用该电池能使电动车续航里程达到1030公里。
值得一提的是,Mullen计划在其SUV车型——MX-05上使用该电池技术,且在2022年实现量产。新车搭载的电池容量为150千瓦,最快可以在35分钟左右充满电量。
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D. 固态电池技术最新突破
我们在购买新能源汽车的时候,基本上都在担心新能源汽车的电池问题。与此同时,许多汽车圆氏制造商正在努力解决电池问题。固态电池:全固态锂电池是指结构中不含液体,所有材料基本为固态的储能器件。我们来看看最近固态电池技术的最新突破。
固态电池技术最新突破:简介
它们被称为固态电池,因为它们包含固体电极和固体电解质,所以它们不同于其他液体电池。固态电池的研发是为了提高锂离子电池的寿命和性能,目前锂离子电池仍然是电脑、智能手机甚至电动汽车最常见的电源。因此,固态电池可能会为电动汽车提供更好的动力来源,电动汽车初创公司Fisk声称他们已经掌握了这项技术。
固态电池技术最新突破:简介
菲斯克电池系统副总裁法比奥&米多;法比奥·阿尔巴诺指出:这一突破标志着固体材料和制造技术新时代的开始。我们正在解决固态电池商业化过程中遇到的所有障碍,例如低温下的症状、使用低成本和可扩展的制造方法,以及构建具有显着厚度和高活性材料负载的大型固态电极。我们非常乐意在此基础上将重点转移到储能上。&rdquo
固态电池技术最新突破:简介
固态电池被认为比锂离子电池更安全,尽管它们的温度范围有限,电极电流密度更高。然而,正如Electrek指出的,这些固态电池通常被认为比目前的锂离子电池使用更广泛。为了降低成本,Fisk可以输出比今天的电池更高的电压,同时允许使用现有的工具和机器进行电池组装。
上面给小汽车系列的朋友们提到的Fisk公司并不是第一家涉足固态电池的公司,大部分公司还没有真正投入商用。随着电池技术的不断突破,我们的新能源汽车一定会越来越好。好了,让我们在这里向朋友们简单介绍一下固态电池技术的最新突破。如果你想关注更橘袭散多的知识,让我们关注这禅闷个网站。
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E. 日产公布最新固态电池技术进展 2028年量产上市
4月8日,日产汽车对外公布了其研发固态电池的最新进展。按照规划,日产汽车将在2022年对独创全固态电池,进行实验室级别的可行性研究;2024年在横滨工厂试点生产;最终在2028年实现产品上市(暂未透露率先搭载该技术的首款车型)。
而电池是影响电动车大规模普及最为关键的零部件,已逐渐成为新能源时代竞赛的核心“武器”。相比目前主流的磷酸铁锂、三元锂液态电解质电池,全固态电池的正负极材料选择面更广,能使用高能量密度、易获得、成本更低的材料,最高工作温度也能从液态电解质电池的70℃左右提升到100℃以上
除了日产外,丰田、宝马、宁德时代等企业正加速奔向固态电池这个风口,全力研发和量产能量密度更高、安全性能更好,同时兼顾成本经济性的固态电池。
F. 业内专家称固态电池5年内不可能商用,其难点究竟在哪里
难点在于其生产工艺复杂,所以量产商业化时间还要更长。近日,蔚来在其发布会上公布了一则消息,旗下首辆轿车蔚来ET7将采用固态电池,其董事长还表示,这款固态电池一定是最先进,最接近量产的电池。受该消息的友掘历影响,液态电池的材料厂商股价迎来了暴跌,其中电解液龙头企业恩捷股份出现不小的跌幅,还有多家电解液,隔膜类的材料厂商出现跌停。业内人士表示,由于固态电池使用的是固态电解质,不用电解液,也不需要隔膜,所以这次固态电池首次在蔚来汽车上实现量产好搜,对这些液态电池材料厂商是一个不小的影响。
从目前新能源市场来看,主流还是磷酸铁锂和三元锂这两种电池类型,这种电池的成本低,但能量密度却不高,而且安全性还有问题,新能源汽车的自燃散前问题,经常引起热议。其实主要是电池的电解液燃点太低了,很容易的燃烧起来。而固态电池使用了固态的电解质,安全性要高很多,但专家也表示,一旦能量密度过高,任何电池都会有燃烧风险,这是电池行业不得不面对的问题。未来如果想要解决这个问题,电池厂商和汽车厂商必须在电池安全性上做更多的工作。