固态电池
固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。
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固态电池从原理上说和目前的液态锂电池是一样的,最大的区别就是电解液变成了固态,凭借密度、结构优势将更多带电离子聚集在一端,可以传导更大的电流,电池容量因此大幅度提升。
固态电池最显著的特点有两个,一是能量密度大,很多实验室已经做到了300-400Wh/kg,这是传统锂电池的2.5-3倍,另外就是更安全,更大程度杜绝了电池破裂或高温等意外带来的燃烧隐患。
当然固态电池也有缺点,就是电导率总体偏低、内阻较大、充电速度慢。
在锂离子电池大行其道的当下,锂离子电池遭遇天花板的观点也引起广泛讨论,为弥补锂离子电池技术不足,另一电池形态成为行业新一轮竞争热点,即固态电池。目前,固态电池以安全性高、容量大被行业看好,成为全球动力电池争夺的制高点之一。最近一段时间,各国在固态电池上动作频频,纷纷加大了研发力度。
2018年6月15日,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)宣布,其将与丰田汽车、松下启动新一代高效电池“全固态电池”的开发,力争2022年前确立技术。目前日本几乎举全产业之力投入到固态电池研发之中,其中包括23家汽车、电池、材料企业,15家学术机构,包括京都大学、日本理化所等全部加入进来,总计投入100亿日元。事实上,这是日本的第二期固态电池研发项目,早在2017年5月,日本经济省就宣布出资16亿日元,联合丰田、松下、GS汤浅等国内顶级产业链力量,共同研发固态电池,希望2030年实现800公里续驶里程目标。
韩国也不甘落后,目前,三星SDI、LG化学等都投入到固态电池的研发之中。据外媒报道,三星Note7手机电池起火严重影响了品牌形象,这促使三星加大了固态电池的研发力度。据了解,三星的固态电池可能最初应用于手机上,下一步将开发车用动力固态电池。此外,LG化学也在研究固态电池,据称技术水平与三星不相上下。
而在德国,大众汽车集团对固态电池也极为重视。近日,大众汽车集团宣布向加州初创公司QuantumScape注资1亿美元,用于固态电池的开发和量产。据了解,QuantumScape目前已拥有超过200项固态电池技术专利,计划2025年研发出可以量产的固态电池;宝马汽车也宣布携手电池技术公司SolidPower共同研发全新固态电池;德国大陆集团前不久表示也在加大固态电池技术的投资。
对于固态电池的研发,我国也丝毫没有松懈。2017年四部委印发的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》提出,积极推动锂硫电池、金属空气电池、固态电池等新体系电池的研究和工程化开发,2020年单体电池比能量达到400Wh/kg以上、2025年达到500Wh/kg。
全球来看,目前固态电池仍处于研发阶段,离商业化还有一段距离,在向晋看来,固态电池实现商业化需要满足多个技术条件:整个系统仅含5~10个大电芯、电芯电压达到48~60V、电芯容量达到100~200Ah、系统重量比能量超过300Wh/Kg、系统体积比能量超过500Wh/L、整车续驶里程超过600公里、系统成本达到0.5~1.0元/Wh等。
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