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固态电池技术新进展不断 产业化进程提速？

时间:2023-07-05 17:50来源:电池联盟 作者:子蕊
点击: 次
近年来，具有能量密度高、安全性能好、循环寿命长等优势的固态电池受到市场关注，被视为下一代动力电池。
 
电池联盟注意到，近期，无论是国外还是国内，关于固态电池消息增多，新进展不断，这是否意味着其距离产业化不远了呢?
 
固态电池技术新进展不断
 
国外方面，丰田公司周二表示，已经在固态电池技术上取得了重大突破，能够将电池的重量、体积和成本减半，这可能为电动汽车的进步带来巨大的推动力。
 
丰田公司宣布，该公司已经开发出了提高电池耐久性的方法，并相信现在可以制造出续航里程为1200公里的固态电池，充电时间为10分钟或者更短。
 
丰田公司碳中和研发中心的总裁海田敬二表示：“无论是液态电池还是固态电池，我们的目标是彻底改变目前电池过大、过重、过贵的局面，在这方面的潜力上，我们将争取将这些因素减半。”
 
伯明翰大学商业经济学教授戴维・贝利认为，如果丰田公司的说法属实，那么这可能是未来电动汽车的一个里程碑时刻。
 
就在上个月，丰田汽车还表示，正在开发一种大规模生产电动汽车固态电池的方法，目标是在2027年至2028年实现该技术的商业化。
 
日前，三星SDI社长透露，“今年，我们已经完成了全固态电池中试线的建设，准备在下半年生产样品。” 他还指出，“我们正在为下一代电池产品的开发和量产做准备，包括完成直径46毫米圆柱形电池的‘M线’。”三星SDI的目标是在2027年开始固态电池的商业化生产。
 
国内方面，据中国科学技术大学发布的消息，6月27日，该校马骋教授报道了一种新型固态电解质，它的综合性能和目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近，但成本不到后者的4%，很适合产业化应用。该成果发表在国际著名学术期刊《Nature Communications》上。
 
报道指出，为了满足实际应用的需求，全固态锂电池的固态电解质至少需要同时具备三个条件：高离子电导率（室温下超过1毫西门子每厘米），良好的可变形性（250-350兆帕下实现90%以上致密），以及足够低廉的成本（低于50美元每公斤）。但是，目前被广泛研究的氧化物、硫化物、氯化物固态电解质都无法同时满足这些条件。而这些材料中唯一的例外氯化锆锂，离子电导率则远低于1毫西门子每厘米。
 
此次研究中，马骋教授设计并合成了一种新型固态电解质——氧氯化锆锂，这种材料具有很强的成本优势。如果以水合氢氧化锂、氯化锂、氯化锆进行合成，它的原材料成本仅为11.6美元每公斤。而如果以水合氧氯化锆、氯化锂、氯化锆进行合成，氧氯化锆锂的成本可以进一步降低到约7美元每公斤，远低于目前最具成本优势的固态电解质氯化锆锂（10.78美元每公斤），并且不到硫化物和稀土基、铟基氯化物固态电解质的4%。
 
除了具备极强的成本优势，氧氯化锆锂的综合性能和目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相当。它的室温离子电导率高达2.42毫西门子每厘米，超过了应用所需要的1毫西门子每厘米。与此同时，它良好的可变形性使材料在300兆帕压力下能达到94.2%致密。
 
由氧氯化锆锂和高镍三元正极组成的全固态电池还展示了极为优异的性能：在12分钟快速充电的条件下，该电池仍然成功的在室温稳定循环2000圈以上。
 
氧氯化锆锂的发现，使固态电解质在性能、成本两方面同时实现了突破，对全固态锂电池的产业化具有重大意义。
 
7月4日，有记者获悉，赣锋新型锂电池科技产业园项目一期工程的90%楼体已经封顶，PACK（电池包装）生产线将于本月投产。该项目固定投资超过50亿元，将建成国内最大的固态电池生产基地。项目于去年7月30日正式开工建设，包括固态电池技术研究院、固态电池生产基地及电池PACK系统3个子项目。
 
项目整体投用后的年产值将超过200亿元，同时新增就业4000人以上。该项目也是江西赣锋锂电科技股份有限公司布局的第一个固态电池重大项目。
 
何时产业化?
 
据了解，过去10年，液态锂离子电池的能量密度已经提升了2-3倍，目前已经接近理论上限。和锂离子电池使用液体或凝胶电解质不同，固态电池使用的是固体电极和固体电解质。固态电解质除了具有不易燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性，还可大大提升锂电池的能量密度。
 
固态电池前景广阔，市场研究公司SNE Research测算，2025年我国固态电池市场空间有望达30亿元，2030年有望达到200亿元。
 
中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高之前表示，现在全球已经有无数相关行业人员投入了全固态电池的研发，随着电池技术的不断完善与创新，新材料的探索效率不断提高，有效缩短了研发周期，全固态电池正从概念走向现实。
 
国家也十分支持固态电池的发展，今年1月，工信部等六部门联合印发的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》明确指出，推进固态电池等的研发和应用。
 
不过，固态电池距离产业化仍有一段很长的路要走。在6月举办的2023世界动力电池大会上，中国工程院外籍院士、加拿大皇家科学院院士、加拿大国家工程院院士孙学良表示，当前全固态电池的正极、电解质、负极的物理、化学、力学性质还需改进，材料间兼容性、界面稳定性仍需提升，电池整体的安全管理策略及工程化制备技术尚不成熟，这些都是需要攻克的难关。
 
从企业发展情况来看，发展固态电池需要考虑到整个产业链供应链的整体情况，目前技术难关尚未完全突破，企业也不会轻易地对固态电池进行量产并装车。
 
那么，什么时候固态电池才能实现商业化应用？孙学良院士认为，窗口期应该是2025-2030年期间，2025年可能是小批量的，2030年可能会有更大规模的发展。
 
总之，固态电池的潜力巨大，是未来产业的发展趋势，不过，在其发展过程中，面临许多的不确定性，其在技术方面也要加强，想要占据主导地位，还需要各方的共同努力！
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 固态电池
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