吴辉认为,锂离子电池发展会遵循液态电池,半固态电池,准固态电池和全固态电池的发展路径,车用的半固态电池可能在2-3年内能够量产,但是全固态电池预计可能还是需要在5年后才可能小规模的试车。

全球车载动力电池要变天?固态电池短期内没有推出的可能性

随着新能源汽车进入市场化竞争新赛道,动力电池也进入技术变革新周期。

1月9日,蔚来在成都举办NIO Day 2020大会,除了正式发布首款旗舰轿车ET7和第二代换电站之外,还重磅发布了150kWh固态电池——从固液电解质、负极/正极材料、制造工艺等方面全面创新,突破了原位固化、高性能硅碳负极、纳米级包覆、超高镍正极等多项核心技术,可实现360Wh/kg超高能量密度,最高续航可达1000km以上。最重要的是,蔚来还给出了预计交付的时间——两年之内的2022年四季度开始交付。

除了蔚来,业内多家企业宣布了固态电池的量产时间:丰田则计划在2021年亮相首款固态电池原型车,并希望在2025年正式量产首款搭载固态电池的汽车;大众计划在欧洲建厂生产固态电池,预计2024—2025年实现量产;北汽集团计划2025年前上市的新车搭载400Wh/kg的固态电池;长城汽车计划在2025年在量产车上应用能量密度达350-500Wh/kg的固态电池……

另据,研究机构EVTank联合中国电池产业研究院发布的《中国固态电池行业发展白皮书(2020年)》预测,2030年全球范围内固态电池的出货量或将达到276.8Gwh,整体渗透率预计将保持10%左右。目前全球已经量产或正在中试的固态电池企业,包括Quantum Scape、Bollore、Sakti3、SES、24M、清陶能源、赣锋锂业、卫蓝新能源、辉能科技等。

全球车载动力电池要变天?电池网(微号:mybattery)连线一些电池新能源产业链专家,谈谈固态电池车用可行性。

伊维经济研究院研究部总经理、中国电池产业研究院院长吴辉表示,固态电池虽然理论上安全性和能量密度都有优势,但是现在确实存在很多技术问题尚未解决,最重要的是固态电解质和电极之间的界面问题,导致电导率低,界面阻抗大。

在吴辉看来,固态电池的优势就是利用固态电解质的稳定性,来提升电压或者负极更换更活泼的金属锂负极。但是如果是半固态,还存在电解液的话,就不可能使用金属锂,高能量密度也就无法实现。

蔚来发布会上提到固态电池三大核心技术,“原位固化固液电解质”、“无机预锂化硅碳负极”、“纳米级包覆超高镍正极”。中俄新能源材料技术研究院院长王庆生称,如果采用热固化程序,负极采用富锂Si/C材料,正极采用的超高Ni纳米包覆,能量达到360wh/kg,就是热固化电池,这不是新技术,只是新名词,大倍率放电是问题,且电池散热也是问题。

“另外,纳米包覆有助于电池提高电池放电性能,但只局限于离子表面跃迁性能,不能改变交换率与交换量,Si-C负极的使用,是为了提高能量密度,但问题不是提高负极能量,而需要提高正极能量,采用硅碳在首化库仑效率上会受影响,且如果没有富锂补入会衰减很快,所以,这里给出能量密度缺乏实用意义,没有电池尺寸,电池容量,倍率放电性能,只是样品段,新名词吸引眼球。”王庆生补充道。

日前,中科院资深固态电池专家在固态电池技术产业化电话会议上表示,固态电池主要技术路线分为三类,聚合物材料生产工艺接近现有设备;氧化物导电率高于聚合物,但固固接触不良;硫化物离子导电率最高,是全固态电池未来最可能的技术路线,但离子产品成本/价格非常高、空气稳定性较差。

在产业化进度方面,中日韩欧美共53家企业布局研发固态电池,其中9家专注硫化物固态电池。中国氧化物固态电池技术全球领先,台湾辉能、江苏清陶、北京卫蓝、赣锋锂业已有产品商用;美国初创公司中Solid Power预计固态电池上市2021年,装车时间为2026年,QuantumScape主打1000Wh/L以上、380-500Wh/kg的高能量密度;日本举全国之力,联合丰田、松下等公司和高校发展硫化物固态电池,预计2025、2030年硫化物全固态电池在日本动力电池市场的渗透率分别达50%、95%以上;韩国三星已经开发出60摄氏度下1000多循环的硫化物全固态电池。

固态电池会完全取代电解液和隔膜,但正负极活性材料还是保持原有材料体系,到全固态技术下可能电池制备工艺会有大的改进,但对充换电不会有大影响。当前固态电池在安全性、能量密度、工作温度范围、倍率性能、循环寿命等各类指标全方位优于当前液态电池,定位也是全方位取代锂离子电池,只待成本降低。

吴辉同样指出,推进固态电池的应用,要从根本性去解决由界面问题导致的电导率的问题,另外,还要大幅度降低固态电池的成本。

对于固态电池的供应商,发布会上蔚来没有透露,但业内专家纷纷表示,短期内没有推出的可能性。

吴辉认为,锂离子电池发展会遵循液态电池,半固态电池,准固态电池和全固态电池的发展路径,车用的半固态电池可能在2-3年内能够量产,但是全固态电池预计可能还是需要在5年后才可能小规模的试车。

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