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固態(tài)鋰電池將取代三元鋰電池組的地位?

來源:存能電氣  日期:2019-08-09 10:03  瀏覽量:

  固態(tài)鋰電池將取代三元鋰電池組的地位?近年來,隨著新能源汽車的發(fā)展,安全、可靠、耐用的電池成為大眾關注的核心部件之一。作為新能源車動力的三元鋰電池組,隨著時代的發(fā)展,已經碰觸到了它硬件水平上的發(fā)展極限。繼三元鋰技術之后,固態(tài)鋰電池或將成為新的新能源車動力源。

三元鋰電池組.jpg

  固態(tài)鋰電池將取代三元鋰電池組的地位?

  動力電池對于電動車來說就如同"心臟"一般,并且價格也占據整車的半數(shù)以上,因此,電池技術對于新能源行業(yè)的發(fā)展至關重要,如果無法突破目前水性鋰電池電容量的"瓶頸",整個行業(yè)很有可能陷入較為困頓的局面。

  固態(tài)鋰電池的優(yōu)勢

 ?、俟虘B(tài)鋰電池的確具備非常多的優(yōu)點,因固態(tài)電解質具有不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液的性質,不會使車輛發(fā)生自燃事件,大大加強了安全性,的確是一種理想的電動車電池材料。

 ?、谟捎诓捎昧擞袡C電解液的傳統(tǒng)鋰電池,在過度充電、內部短路等異常情況下容易導致電解液發(fā)熱,從而引發(fā)自燃甚至自爆的安全隱患。固態(tài)電池基于固態(tài)材料不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液等條件,安全系數(shù)較之鋰離子電池有著先天的優(yōu)勢。

 ?、勰壳绑w系下的鋰電池已經接近極限性能,即便是特斯拉NCA18650電芯下的電池組,能量密度可以達到250瓦時/千克,應用于Model3的21700電芯能量密度達到300瓦時/千克,支持續(xù)航里程400到500公里,也仍然無法解決續(xù)航里程焦慮。

  固態(tài)電池的電解質無需隔膜和電解液,并不存在漏液、腐蝕等問題,可以簡化電池外殼及冷卻系統(tǒng)模塊,進一步減輕電池模組的重量,達到節(jié)能的效果。此外,全新的正負極材料配套可以使得電化學窗口達到5V以上,從根本上提高能量密度,有望達到500瓦時/千克。

  目前主流電動車普遍使用的三元鋰電池組,其實存在一定的缺陷,因為無論從化學結構是電池結構來說,三元鋰材料都非常容易發(fā)熱。如果不能把壓力及時傳導出去,電池就有爆炸的風險,今年發(fā)生的數(shù)起電動車自燃事件,也大半有此緣故。

  且就續(xù)航角度而言,三元鋰電池組的單體能量密度目前也面臨瓶頸,很難有所突破。如果要提高能量密度,只能增加鎳的含量或者添加CA,但高鎳的熱穩(wěn)定性很差,容易產生劇烈反應。因此,目前只能在電池容量與安全性之間做出取舍。

  即使是非常擅長科技與技術研發(fā)的豐田也表示,固態(tài)電池在2030年才能實現(xiàn)量產,可見固態(tài)電池的研發(fā)還是存在部分難題。事實上,固態(tài)電池由于不需要液體的浸潤,僅需要固態(tài)電解質將正負極片隔開,那么金屬物質材料的選擇就變得非常關鍵。

  而目前這項技術最大的挑戰(zhàn)也就在于,由于固態(tài)電解質電導率總體低于液態(tài)電解液,這導致了目前固態(tài)電池的倍率性能整體偏低,內阻較大,所以固態(tài)電池暫時無法滿足快充要求。如今,以松下、寧德時代為首的企業(yè)的三元鋰電池組研發(fā)技術已經是"爐火純青",即使是在短時間內將固態(tài)鋰電池研發(fā)出來,也難以實現(xiàn)量產。

  畢竟,一項新的技術走向世界時,總是需要企業(yè)擁有相應的產品量產能力,才能實現(xiàn)大面積的推廣與應用。盡管目前的固態(tài)鋰電池還面臨著很多的問題,在能量密度上也暫時沒有太大的優(yōu)勢,但其的確擁有非常高的安全性,如果能研發(fā)出合適的金屬材料,或許整個動力電池行業(yè),都將迎來新的突破。

  從目前來看,僅憑借鋰電池的技術研發(fā),這一目標顯然已經無法實現(xiàn)。而為了保證動力電池的高能量密度和安全性,固態(tài)電池的研發(fā)進度給整個新能源汽車行業(yè)帶來了光明。因此,固態(tài)電池被廣泛認為是下一代動力電池正確的技術研發(fā)方向。

  總結:隨著技術的發(fā)展,鋰電池的性能短板被越來越明顯。很多鋰電池研究機構目前已經布局研發(fā)新型電池技術,和其他新興技術不同,固態(tài)鋰電池技術目前已經有成功的先行者,輝能科技是全球首家成功實現(xiàn)固態(tài)鋰電池商業(yè)化量產的企業(yè)。

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