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私家探秘!国内首家固态电池量产 400Wh/kg能量密度不再遥远

听说“国内固态电池量产了”的消息时,小编并没有特别激动,第一反应是:真的假的啊?毕竟关于固态电池的量产出过不少假消息。

可这次却是真的!

日前,国内首条固态锂电池生产线在江苏昆山建成投产!电池中国网从苏州清陶新能源科技有限公司(以下简称苏州清陶)方面获悉,这条固态电池生产线,可日产1万只固态电池,电池能量密度可达400Wh/kg以上。目前该产品已在特种电源、高端数码等领域成功应用,预计在2020年进入动力电池应用领域。

据了解,苏州清陶已经逐步解决了固态电解质材料量产、固态电解质膜成型技术、复合正负极配方工艺、极片与电解质膜间固-固界面等一系列核心问题,在此过程中成功实现了氧化物固态电解质材料、功能型离子导体陶瓷复合隔膜等研发成果的产业化。

关于此次量产的固态电池的具体细节特性,苏州清陶的相关人员对电池中国网的咨询给予了回馈,关于其性能参数,如图所示。

私家探秘!国内首家固态电池量产 400Wh/kg能量密度不再遥远

(固态电池性能参数图,苏州清陶提供)

据中科院院士、清华大学教授南策文介绍,相较于传统的液态锂电池而言,固态锂电池具有高安全性、高能量密度和柔性化等优点。他指出,固态锂电池的驱动力更强,能量储备更大,充电更快、持续时间更长。

业内普遍认为,固态电池是未来主要发展趋势。国家工信部等四部委印发的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》明确提出,加大投入研发新的动力锂电体系,其中就包括固态电池等新型电池。

电池起火的“终结者”

近年来,新能源汽车起火事故频发,大多与动力电池有关。据不完全统计,2018年上半年电动汽车发生过几十起燃烧事故。新能源汽车发生燃烧最为常见的主要场景表现为充电过程中的燃烧,此外,电池在行驶或停驶过程中也会发生燃烧事故。

动力锂电池为何会起火呢?据业内人士分析,电池起火的原因在于传统锂电池在大电流下工作有可能出现锂枝晶,从而刺破隔膜导致短路;电解液为有机液体,在高温下会加剧发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向。

而全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液,有望从根本上解决电池安全性问题,是电动汽车和规模化储能理想的化学电源。即使对固态电池进行针刺、剪切、挤压、重物冲击等各种物理破坏均不会出现冒烟、起火、爆炸等事故,能够满足特殊应用场景的高安全需求。

重新定义锂电池形态

当前,我国新能源汽车市场上的纯电动汽车所搭载的动力电池,大多数为三元锂材料和磷酸铁锂材料电池。尽管相比铅酸和镍氢电池,能量密度已经有了极大的提高,但是依然难以打消消费者的里程焦虑困扰。

新能源汽车产业出于续航里程的考虑,迫切需要高能量密度的电池进入到实际应用阶段。根据国家《汽车产业中长期发展计划》和《节能与新能源汽车技术路线图》的相关政策,我国动力电池系统的能量密度需要在2025年至2030年达到350Wh/kg的目标,以满足市面上乘用电动汽车的续航里程要求。

“以目前的三元锂电池的技术路线,动力电池能量密度单体要做到350Wh/kg的目标,在五年内基本不可能实现。而且,即便实现了,安全性也无法得到保障。因此,固态电池商业化能否突破,对汽车电动化的前景影响重大。” 某业内人士表示。

除了具备高安全性、高能量密度,固态电池还具有柔性特征。“固态锂电池的量产,为提高锂电池储能提供了新的路径,有助于推动锂电池向小型化、微型化、柔性化发展,并重新定义锂电池的形态,打破传统方方正正或圆柱的形态,未来可以做成任何形状的部件,提高空间使用效率。”苏州清陶总经理李峥表示。

固态电池的两个方向

据了解,目前固态电池的研发有两个方向,一是锂离子电池的固态化,全球范围内量产固态电解质的企业还凤毛麟角,一定程度上制约了固态电池的研发进度。另一研发方向是金属固态电池,最常见的是锂硫电池。当电解质换成固体之后,锂电池体系由电极材料-电解液的固液界面,向电极材料-固态电解质的固固界面转化,目前此项技术业界都还在攻关中。

除了苏州清陶,国内的宁德时代、比亚迪、国轩高科、中航锂电、珈伟股份等电池厂商都在布局固态电池,其中宁德时代以硫化物电解质为主要研发方向。在国际上,丰田、松下、三星、三菱、宝马、大众、现代、戴森等企业均在加紧布局固态电池技术的储备。

电池中国网认为,虽然此次固态电池实现了量产,但是要应用于新能源汽车领域还需时日,全固态锂电池替代传统锂电池更是前路漫漫。目前在固体电解质材料、界面性能优化、电极材料选择,以及成本、工艺等方面还有相当长的路要走。不过,相信在广大业界同仁的共同努力下,全固态电池产业化之路必将走上快车道。

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