北京卫蓝新能源科技有限公司副总经理向晋在ABEC 2020│第8届电池“达沃斯”论坛上预测,混合固液电池有望在5年内实现规模量产,全固态电池预期在5-10内实现商业化应用。

北京卫蓝新能源科技有限公司副总经理向晋

北京卫蓝新能源科技有限公司副总经理向晋

电池“达沃斯”-电池网10月28日讯(陈语 张倩 长沙宁乡 图文直播)“固态电池技术,特别是全固态电池技术还面临着诸多技术挑战,包括固固界面问题、高性能电池材料开发及工程化等”,北京卫蓝新能源科技有限公司副总经理向晋预测,“混合固液电池有望在5年内实现规模量产,全固态电池预期在5-10内实现商业化应用。”

10月27-29日,一年一度的全球电池行业盛会——ABEC 2020 | 第8届中国(长沙·宁乡)电池新能源产业国际高峰论坛在长沙宁乡隆重举办。本届论坛由ABEC(电池“达沃斯”)组委会、中关村新型电池技术创新联盟主办,宁乡高新区独家协办,500余位来自全球电池新能源产业链的“政、产、学、研、金、服、用”各界代表以及媒体等出席,在电池新能源全球化竞争的大背景下,探寻自主品牌向上路径,共议产业健康生态链的构建之道。  

论坛同期,由湖南省工业和信息化厅、湖南省商务厅、长沙市人民政府主办的2020湖南(长沙)电池产业博览会盛大开启,展览面积2万平方米,聚焦产业前沿产品、技术、服务,汇集了比亚迪、北汽新能源、奇瑞新能源、力神电池、欣旺达、电将军、中科星城、华宝储能、多氟多、石大胜华、金银河、大族激光、奥特维、五星铝业等近200家电池新能源产业链优质展商。

28日上午,向晋在论坛上做了题为《关于固态电池产业化的几点思考》的主题演讲,分享了固态电池的机遇与挑战、设计与制造、标准体系的搭建等,电池网摘选了其部分精彩观点,以飨读者:

向晋介绍,目前,液态锂离子电池存在SEI膜持续生长和反应、析锂与死锂、内短路、正极过渡金属溶解、正极析氧、颗粒与电极体积变化较大、电解液高电压、被氧化、电解液耗干、胀气、高温储存和运行性能衰减、铝箔腐蚀、铜箔氧化、热失控、游离金属含量要求在ppb级、化成工艺复杂、电极极片和隔膜张力控制要求高、极片对齐度要求高等问题。

短期内,以上问题可以通过正极材料改性、负极材料改性、新正负极材料、陶瓷涂布隔膜、新型隔膜、阻燃电解液、SEI/CEI控制、预锂化技术、防过充添加剂、粘接剂优化、极片结构优化、热复合技术、电芯设计优化、减少材料污染、高精度制造等方式来改进电芯性能。

从长期来看,固态电池有望解决以上液态锂离子电池普遍存在的问题。全固态电池由于其可内串、不需要焊接集流体,具备较高的耐高温性能,以及可以减少系统的串联,在极片、电芯、成组各个阶段,体积比能量都比液态电池有较大提升,总体提升可达60%以上。“液态电池和能量密度里看,大家认为350wh/kg是公认的天花板。对于行业内相对成熟的半固态电池,它的能量密度,未来可以从现在的260wh/kg未来提高到400wh/kg甚至500wh/kg。当然了,安全性更好的全固态电池,已经达到600wh/kg,未来还有更大的潜力。”向晋说。

向晋同时表示,固态电池产业化还面临着诸多挑战:有效解决界面问题、开发高性能固态电解质材料、开发高比能正负极材料等。而除了综合性能有待改进之外,固态电解质材料对生产工艺、成本和质量控制也提出了更严苛的要求。

据向晋介绍,固态电池量产的标志是电芯设计与工艺验证完成;所有材料都已进入可量产阶段;制造设备调试完成后可支持大规模量产;BMS和电池包设计定型;客户已完成电池包A、B、C样阶段测试,进入SOP6成本核算完成并有竞争力;标准化生产制造体系建立;工厂设计定型;供应链初步形成;通过国标测试并形成新国标;相对于液态电解质锂离子电池产品有竞争力。

其中,影响固态电池量产的因素有:关键的基础科学问题的理解不够全面;材料和电芯构效关系没有充分理解;某些性能存在短板;全固态电池开发尚处于小规模试制阶段;新工艺新设备需要进一步开发;和现有最先进技术对标性能没有优势;成本相对较高;尚未形成规模化的原材料和产业制造体系。

论坛上,向晋还重点介绍了固态电池新工艺。他认为,聚合物固态电池、硫化物固态电池和氧化物固态电池的制造工艺路线不尽相同,干法混料、干电极技术和热复合技术是未来的趋势。其中,备受关注的干电极技术是不使用溶剂,直接将少量粘合剂、导电剂与正极/负极粉末粘合,通过挤出机形成薄的电极材料带,再将电极材料带层压到金属箔集流体上形成成品电极。而热复合技术目前在传统液态电池中已经开始应用,随着590模组或更大模组的广泛应用,为了降低大尺寸电池在后续叠片和极芯转动过程中的错位,提高电池在生产过程中的合格率,同时提升电池在PACK过程中的良品率,各电池厂家均在开发热复合工艺。

此外,关于固态电池标准体系的搭建,向晋表示,液态电池标准化起步较晚,固态电池不能走液态电池的老路,固态电池标准化意义重大,对行业发展、规模化制造、梯次回收利用和换电等都有重大意义,固态电池与液态电池的设计及性能差异较大,因此相关标准体系需要深入研究制定。

(以上观点根据论坛现场速记整理,未经发言者本人审阅。)

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