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固態(tài)電池產業(yè)化之路多艱

   2020-04-27 中國能源報

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核心提示:核心閱讀:目前幾乎所有大型車企、領先的電池生產商都在持續(xù)推進固態(tài)電池的研發(fā)和產業(yè)化探索。部分企業(yè)研發(fā)的固態(tài)電池也表現出比

核心閱讀:

目前幾乎所有大型車企、領先的電池生產商都在持續(xù)推進固態(tài)電池的研發(fā)和產業(yè)化探索。部分企業(yè)研發(fā)的固態(tài)電池也表現出比鋰離子電池更明顯的優(yōu)勢。但很多成果實際上仍停留在實驗室階段,實現產業(yè)化還為時尚早。固態(tài)動力電池在安全性、生產工藝以及與汽車配套后的一致性上都有更高的要求,這些都是企業(yè)必須攻克的難題。

作為被業(yè)界看好的下一代新型電池技術,固態(tài)電池近年來熱度不斷攀升,在業(yè)內形成了一股新的投資熱潮。

日前,固態(tài)鋰電池技術公司輝能科技(下稱“輝能科技”)對外宣布已完成近億美元D輪融資,投資方包括中銀投資和一汽產業(yè)基金,本輪融資將用于固態(tài)鋰電池的商業(yè)化落地和工廠建設。“我們今年預計完成1GWh車載固態(tài)電池產線的試車,2021年開始量產,將比同行早4—5年時間。”輝能科技表示。

深受企業(yè)追捧

記者了解到,輝能科技成立于2006年,在2013年實現了固態(tài)鋰電池的商業(yè)化量產,早期應用于消費電子領域,近年來應用于新能源汽車領域。今年3月,輝能科技對外發(fā)布了全新堆疊式固態(tài)鋰電池(SSB)。資料顯示,與平常使用的液體或凝膠聚合物不同,SSB電池采用的是氧化物陶瓷電解質,可延長電池壽命,縮短充電時間,而且更加安全,不會發(fā)生火災或爆炸。

“與目前使用的電動汽車鋰離子電池相比,SSB電池重量更輕、更節(jié)能、更安全,總能量密度提高了29%—56%。”輝能科技公布的數據顯示,目前,該企業(yè)的車載固態(tài)電池包能量密度已達190Wh/kg,預計在2022年可達270Wh/kg。

“我們研究固態(tài)氧化物路線已經超過13年,克服了材料瓶頸與量產工藝制備的挑戰(zhàn),創(chuàng)造出固態(tài)鋰陶瓷電池芯、多軸雙極電池包等獨家專利技術,可同時解決電動車的安全問題和里程焦慮,而且使用壽命比傳統鋰電池長、可5C快充、耐高低溫。”輝能科技創(chuàng)始人楊思?強調。

事實上,輝能科技并不是唯一一個推進固態(tài)電池的企業(yè),目前幾乎所有大型車企、領先的電池生產商都在持續(xù)推進固態(tài)電池的研發(fā)和產業(yè)化探索,其中包括寶馬、奔馳、松下和三星等跨國企業(yè),以及國內的寧德年代、比亞迪、國軒高科、江蘇清陶等企業(yè)。

“沒有一個廠商是完全不關注固態(tài)電池的。對于下一代新技術方向,每個有實力的廠商都會關注、研究,以保持競爭力。”中國化學與物理電池行業(yè)協會秘書長劉彥龍?zhí)寡浴?/p>

技術和成本等難題待攻克

雖然從技術和性能方面來看,固態(tài)電池都極有可能成為三元電池之后電動汽車的主流選擇,但從目前進展來看,由于其產業(yè)化條件仍未成熟,發(fā)展仍然面臨著很多困難。

“在固態(tài)電池的開發(fā)上,我們應該考慮四個因素——電解質與電極之間的穩(wěn)定化學界面、用于表征的有效工具、可持續(xù)的制造過程,以及可回收性設計。”作為從事固態(tài)電池研究的機構之一,加利福尼亞大學圣地亞哥分校近日發(fā)布了一篇論文,重點探討了固態(tài)電池技術發(fā)展面臨的四大挑戰(zhàn)。

“需要注意的是,我們應該考慮如何同時應對這些挑戰(zhàn),因為它們都是相互關聯的。如果我們要確保全固態(tài)電池的技術是可靠的,那就必須找到同時解決這些挑戰(zhàn)的方案。”加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院的納米工程學教授ShirleyMeng指出。

除了技術難關需要攻克,業(yè)內還普遍認為,由于固態(tài)電池成本過高,如果想要實現批量化生產,與鋰離子電池同臺競爭,恐怕尚需不少時日。

“比如固態(tài)電解質能否實現快充這個問題,我認為如果用雙核心技術,輝能科技的固態(tài)電池在能量密度上基本是等同于采用了相同的活性材料,即能夠達到快充狀況。”楊思?舉了個例子來描述固態(tài)電池的高成本問題。“唯一的問題就只有固態(tài)電解質本身的價格了。”

多項進展尚停留在實驗室階段

記者注意到,為能夠在下一代電池技術更迭時搶占先機,目前已有很多動力電池企業(yè)在積極研發(fā)與固態(tài)電池相關的技術,同時也獲得了一定的突破。然而在產業(yè)化的問題上,業(yè)內普遍認為還是為時尚早。

“固態(tài)電池要想產業(yè)化還很難。”劉彥龍表示,目前很多企業(yè)的固態(tài)電池試驗樣本是做出來了,但大部分還處于實驗階段,能否達到車規(guī)級應用還有待考證。

比如三星日前發(fā)布了關于固態(tài)電池研究的最新進展,在困擾全固態(tài)電池量產的鋰枝晶與充放電效率問題上提出了解決方案。資料顯示,使用該技術的電池在體積上會比相同容量傳統鋰離子電池縮小50%,單次充電可達800公里續(xù)航,循環(huán)次數高達1000次。但記者注意到,這項技術目前僅在實驗室中得到驗證,短期內還無法投放市場。

同樣表示無法量產的還有其他企業(yè)。輝能科技日前坦言,新研發(fā)出來的SSB電池,目前還難以實現大規(guī)模量產和應用。而寧德時代的一位電池開發(fā)負責人此前更是直言:“寧德時代的全固態(tài)電池還在開發(fā)中,也制作了樣品,但要實現商品化,恐怕要到2030年以后。”

“固態(tài)動力電池在安全性、生產工藝以及與汽車配套后的一致性上都有更高的要求,這些都是目前企業(yè)想要發(fā)展固態(tài)電池必須攻克的難題。”有業(yè)內人士強調,只有把以上的問題都解決了,固態(tài)電池才能更好地邁入產業(yè)化。



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