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固态电池产业化之路多艰

北极星储能网  来源:中国能源报  作者:黄珮  2020/4/22 8:19:59  我要投稿  

北极星储能网讯:目前几乎所有大型车企、领先的电池生产商都在持续推进固态电池的研发和产业化探索。部分企业研发的固态电池也表现出比锂离子电池更明显的优势。但很多成果实际上仍停留在实验室阶段,实现产业化还为时尚早。固态动力电池在安全性、生产工艺以及与汽车配套后的一致性上都有更高的要求,这些都是企业必须攻克的难题。

作为被业界看好的下一代新型电池技术,固态电池近年来热度不断攀升,在业内形成了一股新的投资热潮。

日前,固态锂电池技术公司辉能科技(下称“辉能科技”)对外宣布已完成近亿美元D轮融资,投资方包括中银投资和一汽产业基金,本轮融资将用于固态锂电池的商业化落地和工厂建设。“我们今年预计完成1GWh车载固态电池产线的试车,2021年开始量产,将比同行早4—5年时间。”辉能科技表示。

深受企业追捧

记者了解到,辉能科技成立于2006年,在2013年实现了固态锂电池的商业化量产,早期应用于消费电子领域,近年来应用于新能源汽车领域。今年3月,辉能科技对外发布了全新堆叠式固态锂电池(SSB)。资料显示,与平常使用的液体或凝胶聚合物不同,SSB电池采用的是氧化物陶瓷电解质,可延长电池寿命,缩短充电时间,而且更加安全,不会发生火灾或爆炸。

“与目前使用的电动汽车锂离子电池相比,SSB电池重量更轻、更节能、更安全,总能量密度提高了29%—56%。”辉能科技公布的数据显示,目前,该企业的车载固态电池包能量密度已达190Wh/kg,预计在2022年可达270Wh/kg。

“我们研究固态氧化物路线已经超过13年,克服了材料瓶颈与量产工艺制备的挑战,创造出固态锂陶瓷电池芯、多轴双极电池包等独家专利技术,可同时解决电动车的安全问题和里程焦虑,而且使用寿命比传统锂电池长、可5C快充、耐高低温。”辉能科技创始人杨思枏强调。

事实上,辉能科技并不是唯一一个推进固态电池的企业,目前几乎所有大型车企、领先的电池生产商都在持续推进固态电池的研发和产业化探索,其中包括宝马、奔驰、松下和三星等跨国企业,以及国内的宁德年代、比亚迪、国轩高科、江苏清陶等企业。

“没有一个厂商是完全不关注固态电池的。对于下一代新技术方向,每个有实力的厂商都会关注、研究,以保持竞争力。”中国化学与物理电池行业协会秘书长刘彦龙坦言。

技术和成本等难题待攻克

虽然从技术和性能方面来看,固态电池都极有可能成为三元电池之后电动汽车的主流选择,但从目前进展来看,由于其产业化条件仍未成熟,发展仍然面临着很多困难。

“在固态电池的开发上,我们应该考虑四个因素——电解质与电极之间的稳定化学界面、用于表征的有效工具、可持续的制造过程,以及可回收性设计。”作为从事固态电池研究的机构之一,加利福尼亚大学圣地亚哥分校近日发布了一篇论文,重点探讨了固态电池技术发展面临的四大挑战。

“需要注意的是,我们应该考虑如何同时应对这些挑战,因为它们都是相互关联的。如果我们要确保全固态电池的技术是可靠的,那就必须找到同时解决这些挑战的方案。”加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的纳米工程学教授ShirleyMeng指出。

除了技术难关需要攻克,业内还普遍认为,由于固态电池成本过高,如果想要实现批量化生产,与锂离子电池同台竞争,恐怕尚需不少时日。

“比如固态电解质能否实现快充这个问题,我认为如果用双核心技术,辉能科技的固态电池在能量密度上基本是等同于采用了相同的活性材料,即能够达到快充状况。”杨思枏举了个例子来描述固态电池的高成本问题。“唯一的问题就只有固态电解质本身的价格了。”

多项进展尚停留在实验室阶段

记者注意到,为能够在下一代电池技术更迭时抢占先机,目前已有很多动力电池企业在积极研发与固态电池相关的技术,同时也获得了一定的突破。然而在产业化的问题上,业内普遍认为还是为时尚早。

“固态电池要想产业化还很难。”刘彦龙表示,目前很多企业的固态电池试验样本是做出来了,但大部分还处于实验阶段,能否达到车规级应用还有待考证。

比如三星日前发布了关于固态电池研究的最新进展,在困扰全固态电池量产的锂枝晶与充放电效率问题上提出了解决方案。资料显示,使用该技术的电池在体积上会比相同容量传统锂离子电池缩小50%,单次充电可达800公里续航,循环次数高达1000次。但记者注意到,这项技术目前仅在实验室中得到验证,短期内还无法投放市场。

同样表示无法量产的还有其他企业。辉能科技日前坦言,新研发出来的SSB电池,目前还难以实现大规模量产和应用。而宁德时代的一位电池开发负责人此前更是直言:“宁德时代的全固态电池还在开发中,也制作了样品,但要实现商品化,恐怕要到2030年以后。”

“固态动力电池在安全性、生产工艺以及与汽车配套后的一致性上都有更高的要求,这些都是目前企业想要发展固态电池必须攻克的难题。”有业内人士强调,只有把以上的问题都解决了,固态电池才能更好地迈入产业化。


原标题:固态电池产业化之路多艰

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