电力供求市场信息    
毕水兴能源通道
大云网 人物访谈专家访谈 正文

中科院院士：中国300wh/kg动力电池已研发完成 丰田的固态电池不稀奇

2018-01-09 10:57:42 来源:建约车评 作者:车评君　 点击量： 评论 (0)
让特斯拉Model 3限于难产的就是其著名的动力电池2170，据说比能量约为280瓦时 公斤。最新的消息是，中国的高镍三元锂电池，比能量超过300

但是问题也有。
 
第一个问题是固态电解质材料的离子电导率偏低。
 
现在有三种固态电解质，一种是聚合物，一种是氧化物，一种是硫化物。聚合物电解质这种，其实这个电池已经有了，现在在法国有些车上用，它的问题就是要加热，电池要加热到60度，离子电导率才上来，电池才能正常工作。
 
目前氧化物电解质的电导率一般比液态的还是要低很多。
 
只有硫化物的固态电解质的电导率现在跟液态的差不多，比如丰田就是用的这种硫化物的固态电解质，所以固态电解质是有突破的，主要的突破是在硫化物的固态电解质。
 
第二个问题就是固/固界面接触性和稳定性差。
 
液体跟固体结合是很容易的，渗透进去。但是固体和固体接触性和稳定性就不是太好了，这是它很大的一个问题。硫化物电解质虽然锂离子导电率已经提高了，但是仍然有界面接触性和稳定性问题。
 
第三个问题是金属锂的可充性问题。
 
在固态电解质中，锂表面同样存在粉化和枝晶生长问题。其循环性，甚至安全性等还需要研究。
 
当然还有一个问题，就是制造成本偏高。
 
基于上述问题，特别是固态界面接触性/稳定性和金属锂的可充性问题，真正意义上的全固态金属锂电池技术，现在仍然还是不成熟的，还存在技术不确定性。
 
目前展现出或者有突破的，有性能优势和产业化前景的，主要是固态锂离子电池。
 
固态锂离子电池跟全固态锂电池有什么区别?固态电池，不一定是全都是固态电解质，就是说还有一点液态，是液态跟固态混合的，看混合的比是多大。
 
固态锂离子电池，其电解质是固态，但在电芯中有少量的液态电解质;所谓半固态，就是固态电解质、液态电解质各占一半，或者说电芯的一半是固态的、一半是液态的，所以还有准固态的，就是主要为固态、少量是液态。
 
关于固态锂电池国内外动态
 
现在固态锂电池持续升温，美国、欧洲、日本、韩国、我国，都在投入。各个国家心态不太一样。
 
例如美国，以小公司，创业型公司为主。美国有两家公司还是不错的，都是初创公司，一个是Sakti3，续驶里程能到500公里，现在还处于初级阶段。还有一个叫Solid Power，被宝马等几家大公司投资了。美国主要是小公司、创业公司干，立足于颠覆性技术。
 
日本的，基本上是固态锂离子电池。最著名的丰田，将在2022年实现商品化。
 
我们看看丰田干的是什么?丰田做的不是全固态锂金属电池，做的是固态锂离子电池，它的负极是石墨类，硫化物电解质，高电压正极，单体电池容量15安时，电压是十几V的那种，2022年实现商品化，这个是靠谱的。
 
所以在日本，并没有颠覆，还是锂离子电池，正负极还可以用以前的。韩国，也是石墨类负极，并不是金属锂负极，跟日本差不多。
 
中、日、韩的情况是类似的，因为我们已经有了很大的锂离子电池的产业链，不希望推倒重来。
 
三、综合评述与展望
 
第一，锂离子动力电池有望于2020年前实现300瓦时/公斤目标。
 
目前国内外技术研发基本处于同一水平，但安全性研究尚待加强。这种电池的核心是安全性。
 
第二，作为实现远期目标的两类新体系，锂硫、锂空气电池方面，目前国内外进展相对缓慢，2017年没有看到突破性的进展。
 
从原理来讲，锂硫电池的重量比能量跟体积比能量基本相当，所以它的体积比能量要提上来是有相当难度的。
 
我们乘用车、轿车对体积比能量的要求可能比重量比能量来的还要重要，虽然说有每公斤400瓦时/公斤，体积比能量也只有400瓦时/升，这个我们对轿车来讲就不大好了。
 
锂离子电池一般来讲，比方说重量比能量300瓦时/公斤，体积比就可以达到600瓦时/升。
 
锂空气电池，应该说集合了锌空电池、氢燃料电池、锂二次电池的所有难点。相比而言氢燃料电池更具竞争优势。
 
第三，全固态锂电池的研发产业化持续升温，但受到固/固界面稳定性和金属锂负极可充性两大问题的制约，真正的全固态锂金属负极电池还没有成熟，但是以无机硫化物作为固态电解质的锂离子电池应该说出现突破。
 
总体看固态电池发展的路径，电解质可能是从液态、半固态、固液混合到固态，最后到全固态。
 
至于负极，会是从石墨负极，到硅碳负极，我们现在正在从石墨负极向硅碳负极转型，最后有可能到金属锂负极，但是目前还存在技术不确定性。
 
第四，中国在高容量富锂正极材料方面2017年取得了一些突破。基于高容量富锂正极和高容量硅碳负极的革新型锂离子电池比锂硫和锂-空电池更具可行性。
 
根据上面的进展分析，我们专家组对技术电池技术的发展趋势判断做了一次优化迭代(不作为国家电池技术路线图的依据，仅供参考)，具体如下：
 
1、2020年，比能量300瓦时/公斤、比功率1000瓦时/公升，循环1000次以上，成本0.8元/瓦时以内，这个是确定的。
 
这个所对应的材料是什么呢?高镍三元。大家知道我们现在国内正在从镍：钴：锰比例3：3：3转向6：2：2，就是高镍，镍变成6，再转变到8：1：1，镍变成8，钴进一步降到1，甚至钴进一步降到0.5。负极要从碳负极向硅碳负极转型。这是我们当前的技术变革。
 
2、到2025年，正极材料方面进一步提升性能，比如说我们今年取得重要突破的富锂锰基材料，当然还会有其他材料。
 
2020~2025年，从300瓦时/公斤—400瓦时/公斤，每瓦时成本从8毛钱降到6毛钱以内。这个时候我们一般的性价比的纯电动轿车合理的里程300—400公里。
 
3、到2030年，在电解质方面有希望取得突破，也就是2025~2030年最大的突破可能在电解质，就是全固态锂电池会规模产业化，电池单体比能量有望冲击500瓦时/公斤。
 
2030年，常规的性价比车型应该可以达到500公里以上。当然需要其它技术的配合。
 
 
原标题:中科院院士：中国300wh/kg动力电池已研发完成 丰田的固态电池不稀奇

上一页 1 2 下一页
大云网官方微信售电那点事儿

责任编辑：lixin

免责声明：本文仅代表作者个人观点，与本站无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。
分享到微博分享到微信
我要收藏
个赞
锂电池 锂离子电池 动力电池
评论
条
发表
点击加载更多