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动力电池革命即将来临？固态电池离我们还有多远？

时间:2020-12-19 16:00来源:汽车头条 作者:综合报道
点击: 次
       我们所期待的动力电池技术革命，似乎马上就要来了。目前来看，最靠谱的只有固态电池，但它依旧充满了技术挑战。
 
       而在近日，丰田汽车公开表示，丰田即将于2021年正式亮相固态电池及相关技术；至于正式量产上市时间，目前尚未得到确认。其实丰田的固态电池是想在东京奥运会期间亮相，从而应用于奥运会期间的服务车辆，但由于疫情原因导致奥运会推迟一年，丰田也不得不将此计划顺延至2021年。
 
       目前几乎所有的纯电动车型全部使用的都是液态锂离子电池，尽管它们可以提供合理的续航里程和可接受的充电时间，但它们无法与固态电池所承诺的可能性相提并论。
 
       固态电池“你是谁？”
 
       所谓的固态电池，最基本的区别从字面可以理解。固态电池电解质为固态，相当于锂离子迁移的场所转到了固态的电解质中。而传统锂电池采用的是液态电解质，是可以流动的。
       目前可以确定的是，固态电池将会是下一代锂电技术的顶点，只要将其攻破，动力电池的进步将是颠覆性的，而问题的核心就在于电解质。虽然在工作原理上，与传统的锂电池并无区别。但是仔细来看，差别又是巨大的，也正是这些“差别”让固态电池的优势变得十分突出。
       很明显，从化学性质上，固态肯定要比液态来的稳定，因此在安全性方面，固态电池具有不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性，如此一来，传统锂电池的安全问题直接就被解决了。
       目前，传统锂电池的能量密度最高可以达到300-400Wh/kg，固态电池可提供的能量密度可以达到传统锂电池的两倍左右。可见固态电池拥有更高的能量密度，足以解决新能源汽车的续航问题。
 
       同时固态电池在重量方面的优势也十分明显，其对空间环境要求并没有那么高。最重要的一点就是可以不必使用嵌锂的石墨负极，通过直接使用金属锂来做负极，从而减轻负极材料的用量，加上简化封装、冷却系统、缩小空间等方式都能减少电池重量。同时在使用寿命方面，固态电池在理想情况下，能够达到45000次左右的循环次数。
       固态电池“难”在哪儿？
 
       目前，固态电池存在的技术难点有三，一是固态电解质材料的锂离子电导率偏低。
 
       现在有三种固态电解质，分别为聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质。聚合物电解质需要在60度的温度下才能正常工作。氧化物电解质的锂离子电导率比液态的还要低很多。相对于氧化物，硫化物由于相对较软，更容易加工，通过热压法可以制备全固态锂电池，但还存在空气敏感，容易氧化，遇水容易产生硫化氢等有害气体的问题。
       再有就是固跟固界面接触性和稳定性差。液体跟固体结合是很容易的，但是固体和固体接触性和稳定性就不是太好，这是固态电解质锂电池很大的一个问题。最后就是制造成本偏高，固态电池制备工艺复杂，且固体电解质较贵，现阶段固态动力电池的成本普遍偏高。
       赛道很宽，潜力巨大
 
       目前为止，固态电池并没有实现大面积的生产以及应用，一切都只是最初的试验阶段，没有实行大规模的商业化，但是以现在的发展趋势，固态电池的量产已经指日可待。
 
       根据相关机构预测，全球固态锂电池的需求量在2021年、2025年、2030年分别有望达到1.7GWh、44.2GWh、494.9GWh，2030年全球固态电池市场份额有望达到1500亿元以上。目前，固态电池市场的竞争主要集中在欧美、日本、中国这三大区域。
 
       日本方面，首当其冲的就是丰田了，而且在固态电池方面的研发起点相对比较早。早在08年就与伊利卡固态电池创业公司展开了合作。2019年，宣布与松下合作，而且是以合资公司的形式，深度绑定利益，毕竟松下电池是距离固态电池量产落地最近的供应商之一，丰田绝对不能让它跑了。
 
       最近丰田方面也希望成为全球首家量产搭载固态电池汽车的厂商，将于明年推出原型车，在2021-2030这个十年的初期开始面向市场销售。据了解，汽车搭载以后充满电只需要10分钟，相比于传统电动汽车缩减了至少三分之二。
 
       与此同时，三菱、日产也在布局固态电池的相关产业。其中，日产汽车也计划打造自己的固态电池汽车，希望在2028年前推出实车。
       韩国方面，依旧是两大企业LG化学和三星SDI。目前来看，LG电池事业分拆完成，LG Energy Solution（LG能源解决方案）正式成立。LG能源解决方案表示，将加速全固态电池和锂硫电池等新一代电池技术的开发，制定战略，实现可持续增长。
 
       今年3月，三星称，公司新研发的全固态电池能够实现900Wh/L高能量密度，电池一次充电后可让汽车行驶800公里。
 
       欧美的话，以大众集团支持的固态电池初创公司QuantumScape为主力，正在开发一种“无阳极”的固态电池。而这种全新的理念，完全区别于常规固态电池结构，不仅仅提高了能量密度，还降低了生产时的材料成本，简化制造流程，且由于固态分离器的不可燃特性，即便是在高温环境下依然具有非常好的安全性能。
 
       国内来看，宁德时代、国轩高科、蜂巢等锂电企业，以及比亚迪、蔚来、北汽集团、长城汽车等车企都有参与固态电池研究，其中最为“激进”的便是国轩高科。在今年9月国轩高科表达了公司在固态电池方面的布局，2022年开始进行固态电池技术的迭代升级，生产高安全固态电池，2025年将生产出能量密度超过400Wh/kg的全固态电池。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 固态电池 动力电池
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