据工信部要求,2020年、2025年、2030年动力电池电芯(即单体)能量密度的要求分别为350Wh/Kg、400Wh/Kg、500Wh/Kg。工信部今年3月更提出加强新体系动力电池研究,积极推动锂硫电池、金属空气电池、固态电池等新体系电池的研究和工程化开发,2020年单体电池能量密度达到400Wh/Kg以上、2025年达到500Wh/Kg。

固态电池

对于电动汽车动力电池来说,目前一大难题浮出水面:锂离子电池能量密度极限为300 Wh/kg左右,难达到国家未来几年要求。综合现有情况看,以固态锂电池为主的固态电池最有可能上位。

另据台湾辉能科技股份有限公司(PLG)网站近日消息,该公司与威马汽车签署合作备忘录,双方将共同生产全球首款采用锂陶瓷固态电池(LithiumCeramic Battery;LCB)的新能源车,预计在2018年4月北京车展亮相,双方还将于2018年兴建5GWh产能量产线,预计2019年完工投入生产。此外,多家电动车企已与辉能科技接触。

据工信部要求,2020年、2025年、2030年动力电池电芯(即单体)能量密度的要求分别为350Wh/Kg、400Wh/Kg、500Wh/Kg。工信部今年3月更提出加强新体系动力电池研究,积极推动锂硫电池、金属空气电池、固态电池等新体系电池的研究和工程化开发,2020年单体电池能量密度达到400Wh/Kg以上、2025年达到500Wh/Kg。

如果前述事项如期成行,意味着固态电池实用取得重大突破,也比叫板特斯拉的丰田汽车所预计2022年上市其首款固态电池电动车更早,提前带来动力电池变局。目前A股上市公司中,已在研发和筹备量产固态电池的代表性公司有正泰电器和珈伟股份等。

首款锂陶瓷固态电池车临产

辉能科技2010年即研发出固态电池,并应用于电动汽车之外的领域。辉能介绍,该公司是目前全球唯一可量产的固态电池厂。据辉能科技网站信息,其固态锂陶瓷电池使用的是固态锂陶瓷电解质(Lithium-Ceramic electrolyte)。

威马汽车官方微信称,2018年上半年首批量产车将在其温州新能源汽车智能产业园小规模下线。首款量产车为纯电动智能化SUV车型,整车最大续航里程达600公里,综合工况下续航里程超过450公里,威马目前没有就辉能方的说法发声。不过威马曾表示,该款车最快北京车展上就可以接受预定。威马此前还发布了另一款纯电动新概念车“AG2020”,该款车30分钟充满电,续航里程高达1200km,预计2020年量产。

固态电池是指电解质由液体改为固体的电池。其中,电解质分为无机固体电解质和有机聚合物电解质,聚合物指高分子化合物,陶瓷电解质属于无机电解质。部分锂陶瓷电解质中含有锂元素。据郑洪河等人于2007年发表的论文中称,锂陶瓷离子电导率高,安全,耐高温,锂无机固体电解质在高比能量的大型动力锂离子电池中有很好的应用前景。不过包括锂陶瓷在内的固态电池也存在一些问题需要克服。

辉能称,固态电池先天上最大的困难在于充放电能力不高和内阻值高。但是其LCB 固态锂陶瓷电池克服了这些困难,成为世界上所有固态电池技术中充放电能力最高、且内阻值最低的锂电池,其LCB是全球第一个可以打破天然内阻限制,让电性表现最接近液态电解质的。

除了电解质,影响固态电池性能的重要因素还有负极。

固体电池负极包括锂、碳族(碳基、硅基和锡基)、氧化物,其中,金属锂容量最高,是石墨容量的10倍,因此成为固态电池最主要的负极材料。但锂非常活跃,不耐高温,可能导致危险,会产生锂枝晶,需做成合金。

据辉能科技网站信息,预期在电动车使用的是该公司产品PLCB-软包锂陶瓷电池和ELCB-高能量密度锂陶瓷电池。前一款负极不是锂金属,后一款负极为锂金属。对于锂金属活跃性,辉能称,ELCB建构在超安全的固态锂陶瓷电池、特殊的锂合金及3D负极的结构下,可为电池提供极高的安全性。

锂枝晶和固体电解质界面造成的短路和低效率等瓶颈,该公司也已突破。辉能介绍,ELCB-高能量密度锂陶瓷电池负极架构同时整合了“电子导电”、“离子导电”、“电荷转移”,在锂金属和陶瓷电解质之间生成钝性膜,该膜能提供良好的结构强度与弹性强度,能提供良好的锂沉积空间,能降低界面阻值,可简单安全的量产锂金属负极。

ELCB能量密度约为一般锂电池的1.5~2倍,未来有望颠覆现有锂电池市场。目前处于产品研发阶段,辉能预计于2018下半年可送样。按辉能的规划,该电池能量密度2018年达810Wh/ L,2019年达920-935Wh/ L,2020年达1002-1010Wh/ L。明年率先在电动车使用的可能是辉能PLCB电池。

据辉能公司网站资料,其PLCB (Pouch Type- LCB)软包锂陶瓷电池预期体积能量密度2017-2020年分别为555Wh/ L、643Wh/ L、736Wh/ L、832Wh/ L,相应的质量能量密度分别为215Wh/kg、241Wh/kg、264Wh/kg、284Wh/kg。

正泰电器:约定石墨烯电池装配厂开设期限将至

正泰电器2016年投资的西班牙Grabat公司宣称研发全球首例石墨烯聚合物电池,能量密度高达1000WH/KG, 是目前锂电池4倍,因此备受关注。

2016年,正泰电器收购西班牙GRABAT ENERGY, S.L.公司25%的股权,并约定后续双方将在西班牙和中国继续合资建厂,按照协议规定各占50%股权。

据正泰电器公告,Grabat电池是石墨烯聚合物锂电池,,电极为石墨烯复合电极,核心技术在于复合电极和聚合物电解质,具有高比能量、大倍率和长寿命等优势,重量同比减轻80%,体积同比减少67%。

GRABAT石墨烯聚合物锂电池属于固态电池。

有消息称其是全固态硫锂电池,正极为多孔石墨烯负载硫。据百度百科,锂硫电池以金属锂作负极。也有说法称GRABAT电池中含有钠碳钼硫,负极为碳化硅。不过正泰电器未对前述消息和说法有官方回应。

中科院宁波材料技术与工程研究所相关资料称,全固态锂硫电池可消除液体电解质下穿梭效应并提高安全性,是未来锂硫电池发展重要方向。

据正泰电器2016年12月的公告,GRABAT公司西班牙首家电池工厂第一条电池生产线当年实现小批量投产,并预期2018年之前完成剩余生产线建设。

正泰电器此前公告还称,GRABAT公司在电动汽车方面与欧洲车商开始进行测试、认证。

只是,在正泰电器完成对GRABAT公司的投资收购后,官方未再发布实质性进展消息。

[责任编辑:赵卓然]

免责声明:本文仅代表作者个人观点,与电池网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实,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。涉及资本市场或上市公司内容也不构成任何投资建议,投资者据此操作,风险自担!

凡本网注明 “来源:XXX(非电池网)”的作品,凡属媒体采访本网或本网协调的专家、企业家等资源的稿件,转载目的在于传递行业更多的信息或观点,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理、删除。电话:400-6197-660-2 邮箱:119@itdcw.com

电池网微信
正极材料
固态锂电池
中国电池网