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动力电池新领域，为什么日本要大力发展固态电池？

时间:2019-11-13 20:34来源:爱车兵团ICARBT 作者:综合报道
点击: 次
      汽车与电动化的结合，成为近些年汽车行业的大潮。身处在变革的时代，从认识之初便知道“汽车是由内燃机驱动”，习惯了与燃油、内燃机打交道的我们，面对纯电动汽车的面世与大力推广，产生负面甚至抵触情绪是自然不过的事。当然，有一部分领先技术爱好者，更愿意为新技术买单。
 
       但对于普通消费者，纯电动汽车要代替燃油汽车作为生活中主要的出行还是有段距离，至少在充电时间的部分就难以与燃油车加油的时间长度相媲美，如果技术的发展能在如今充电时间的基础上再进行缩短，消费者的接受程度应该会高不少。最近，就有外媒报道日本在固态电池方面发力，三元锂电池、磷酸铁锂电池我们听的多，为什么日本会选择固态电池作为发力的方向呢？
 
       原理大不同
 
       如今多数纯电动汽车，采用的电池组是以锂电池为主，其中的结构是充满在电池内部的电解液。电解液是锂离子来回移动的通道，锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等量电子的嵌入和脱离。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入与脱离嵌入的循环。
       而当电池在充电时，正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。
       固态电池的“固态”，指的是电池内部所使用的不再是电解液，而是采用固态电解质的同时还能减少电池内部的隔离层。
 
       优势所在
 
       之所以固态电池开始被重视，很大一部分的原因是由其内核所引起。一般来说，常见的锂电池是以石墨为原材料，石墨的理论比容量仅为372mAh/g，远远无法满足高比能锂离子电池的需求。固态的电解质则能以金属Li作为负极，其理论比容量可达3860mAh/g，是一种理想的高比能电池负极材料。理论比容量更高的时候，可以令电池的能量密度提升。
 
       提高了能量密度之后，最大的好处便是实现相同电池容量单位体积的缩减。换句话说，就是电池包的容量不变，但整个的体积可以得到缩减。并且，少了传统锂电池当中的隔离层和电解液，不但减少40%的体积和25%的质量，还能将正负极之间的距离减少至几微米甚至十几个微米，为锂电池的轻薄化发展提供了技术的基础。
       除此以外，安全性也因为电解质的变化而得到进步。研究表明液态电解质的锂离子电池在90℃左右就开始发生自放热反应，并在178℃左右引起了电池热失控，而采用固态电解质的Li/LFP电池自放热温度提高到了247℃以上，并且整个过程未发生热失控。
 
       短板的突破
 
       但固态电池在现阶段的短板，让其仍未能大规模使用在新能源车之上。首先是成本问题，以如今的水平推算，小规模生产的成本大概在750-2500美元/每千瓦时，整个市场至少要达到1亿个/年的水平，每千瓦时的单价才会下降至75-240美元的区间。
 
       其次是固态电池本身，由于正极制作材料以过渡金属氧化物颗粒，正负极之间以固界面的方式接触，其接触面积小使得界面阻抗大，从而影响电池的充电速度和循环寿命、倍率性能差等问题的出现。
 
       而且固态电解质材料限制大，电池整体阻抗和倍率性能低。固体电解质是固态电池的核心，目前应用的固态电解质有三种体系：聚合物、氧化物、硫化物。这三种固态电解质材料共同的缺点是：低离子电导率。低离子电导率会阻碍锂离子在电池正负极之间的运动，导致锂离子传输速度和效率降低，在高倍率大电流下运动能力变差，电池能量密度和功率密度都将下降。

       点评：
 
       作为全球最大的汽车市场和新能源汽车市场，中国的纯电动汽车发展诚然离不开政策的鼓励和引导，在市场发展倒逼电池技术更新迭代的思路下，国内的电池技术得到了发展并超越其它国家的水平，加之国内拥有全球最大的动力电池供应商、其它国家的电池供应商也获得准入资格后，日本的电池企业明显是错过了在国内的发展时机，这才是为何日本转而研发固态电池的主要原因。
 
       尽早开始研发固态电池技术，掌握核心的技术并注册专利，既能推出市场销售并且形成技术壁垒。但不论如何变化，得益的依然是新能源汽车的买家和使用者，只有更多的用户选择新能源汽车，降低汽车排放污染的成果才会呈现出应有的成果。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 固态电池 动力电池
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