固态电池大战一触即发 日本专家怎么看?
随着新能源车争霸战越演越烈,世界车厂一家家出声宣示耕耘新能源车的决心,而固态电池作为最接近现实的创新储能技术,技术研发竞赛也进入白热化,车厂自主研发、与电池厂合作研发或直接收购新创电池公司的消息时有耳闻,对于日趋紧张的态势,日本专业科技信息网─日经技术在线做了一番整理。
固态锂电池的优势在哪?
固态电池的优势主要衍生于其材料的稳定性,日经将固态电池优势归纳为七点:
一、提高安全性:完全去除电解液漏液、挥发或起火爆炸的危险
二、快速充电:锂电池共同发明人John Goodenough教授指出,液态锂电池于过度快充时会产生「枝晶」,引发电池短路而起火爆炸的危险。理论上固态锂电池则可避免此危险发生。
三、开启能量密度提升的大门:基于本质上的安全性,固态电池可采用高能量密度材料(如锂金属/硅负极)
四、自放电大幅降低
五、电池设计自由度增加,可能实现多层化:除去电解液的固态电池犹如积木,可达成电池芯内部堆栈(串/并联),直接提升电量或电压,如辉能科技的BLCB、美国Polymer Innovations的Multilayer battery
六、柔性化的前景:超薄型的固态电池能够多次弯曲,适用穿戴或医疗用途,如南韩KAIST发表的超薄可弯电池及辉能科技的可弯锂陶瓷电池。
七、可于封装基材上结合材料与零件:固态电池的封装不受限制,例如辉能科技以软性电路板作为封装基材,发表了可直接结合键盘、天线等电子组件于电池封装上的多功能电池,和天线电池,做出前所未有的设计创新。
固态电池已经能取代液态电池了吗?
日经指出,其实业界对于固态电解质的研究已有20年以上历史,但如何克服除去电解液后锂离子的传导问题一直是世界难题,约至2011年各界才相继传出突破的消息,不过最初固态电池内的锂离子就像佝偻携杖的老人家,仍因高界面阻抗而无法高速传导,难以取代传统液态锂电池,因此如何提升导通性成为已研发出固态电池的电池厂研究的方向。
目前,已有部分厂商找到提升导通性的方法:法国Bolloré集团透过将电动车电池加热至60°C以上来维持固态电池内的导电能力,于英国少量投放城市租赁车;辉能Prologium则透过电芯内部独家导通技术CeramionTM来降低内阻,其于2017发表的内阻值已低于目前市场主流的18650锂离子电池并实现5C快充。导电性在现今固态电池的电性水平已足以完全取代液态锂电池。
市场现况为何?
日经亦绘制了全球固态锂电池技术分布图,图中以圆圈大小示意公司规模、以箭头指出公司间投资/合作研发的关系,首先可以看出固态电池生产者除了日韩松下、东芝及三星等超大型企业外多为小规模企业,如此规模落差主因固态电池难以量产,在生产技术上与一般液态电池完全不同,不论是生产工艺制程、或是生产线的周遭环境都需要大量的资本投入和严格参数控制,所以对后进的新创公司而言,要从实验室走到量产线的路很长很远很昂贵,因此以固态电池起家的厂商中除辉能Prologium已开始量产外,其余厂家(主要位于北美)皆停留于样品或实验阶段,尚未扩大公司规模。
此外,欧美地区固态电池的拥戴者主要为电动车厂,以合资或收购方式与先进电池公司进行策略的捆绑,为固态电池的发展提供强大动能。依据车厂释出的消息,我们可以期待2020年至2025年间即能见到商品化的固态电池电动车,如此一来,驾驶们能真正摆脱里程焦虑及电池危险性的日子不远了。
下表归纳图中介绍之全球主要车用固态电池研发者的动向:
( 以上图片转载自日经技术在线 )
责任编辑:继电保护
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