鉅大LARGE | 點擊量：327次 | 2023年01月11日
固態(tài)電池樣車下線，新能源車發(fā)展將會更進一步
新能源行業(yè)多年來一直在思考的固態(tài)電池技術(shù)終于實現(xiàn)了。
最近，北汽新能源調(diào)試了配備固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動原型車，并順利下線。這是我國第一個公開駕駛的固態(tài)電池原型，它的推出也意味著固態(tài)電池技術(shù)已在工業(yè)化道路上邁出了關(guān)鍵的一步。
和當(dāng)前主流電池的正負極、隔板和電解質(zhì)結(jié)構(gòu)相比，固態(tài)電池實際上根本沒有改變。他們只使用固體或半固體電解質(zhì)而不是液體電解質(zhì)。電池使用固體電解質(zhì)后，不僅可以新增電壓平臺來提高能量密度的上限；而且由于不易燃且不出現(xiàn)氣體的特性，大大提高了電池的安全性。
基于上述優(yōu)點，固態(tài)電池一直是下一代鋰電池技術(shù)的重點。目前，固態(tài)電池面對的重要瓶頸是固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率、內(nèi)阻、界面阻抗和相容性。因此，現(xiàn)階段公司的研發(fā)重點是固體高分子電解質(zhì)和無機固體電解質(zhì)的設(shè)計和制備技術(shù)、固體/固體界面的構(gòu)建和穩(wěn)定化技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，完善電池生產(chǎn)技術(shù)，研究專用設(shè)備，實現(xiàn)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。
近年來，國內(nèi)外的主流汽車公司，例如豐田、日產(chǎn)雷諾、通用、北汽、上汽，都開始著手固態(tài)電池的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。另一方面，清陶能源、萬向123、LGChem，馬薩諸塞州的谷能等電池公司也正在準(zhǔn)備建造固態(tài)電池生產(chǎn)廠，其中許多已經(jīng)投產(chǎn)。
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除了北汽的固態(tài)電池汽車下線外，今年三月，哪吒汽車還公布了一款配備固態(tài)電池的新車型NezhaU。據(jù)合眾汽車稱，NezhaU計劃于十月開始生產(chǎn)，并于年底之前批量生產(chǎn)500臺。
顯然，在新能源領(lǐng)域，基于固態(tài)電池的搶奪戰(zhàn)已經(jīng)悄然開始。固態(tài)電池將在三年內(nèi)在乘用車領(lǐng)域交替使用，即使用液體電池解決方法和固態(tài)電池版本開發(fā)，其中一些功能將被替換；三年后，積極開發(fā)的基于固態(tài)電池的型號將真正進入市場，充分發(fā)揮固態(tài)電池的高安全性和高能量密度特性。
為何是固態(tài)電池？
根據(jù)《我國制造2025》，明確了動力鋰電池的發(fā)展計劃：到2020年，電池能量密度將達到300Wh/kg（瓦時/千克）；到2025年，電池能量密度將達到400Wh/kg；到2030年，電池能量密度將達到500Wh/kg。
根據(jù)現(xiàn)有的由三元和石墨構(gòu)成的作為正極和負極活性材料的液體鋰離子動力鋰電池，重量能量密度極限為約280Wh/kg。即使在引入硅基合金代替純石墨作為負極材料之后，能量密度的上限也只能達到300-350Wh/kg。這也意味著，假如要達到400Wh/kg，甚至突破更高的能量密度壁壘，鋰電池技術(shù)創(chuàng)新勢在必行。
實際上，近年來，鮮有新興動力強勁的電池技術(shù)。諸如鋰富錳，高壓尖晶石，無鈷電池和四元電池等概念層出不窮，但雷聲總是很大，雨量很小，三元鋰電池，磷酸電池鋰鐵電池和錳酸鋰電池齊頭并進的技術(shù)模式并未改變。
受當(dāng)前電壓平臺和電解液安全性的限制，許多鋰電池錳酸鋰，尖晶石等性能優(yōu)異的新型鋰電池材料無法充分發(fā)揮其用途。高比能源優(yōu)勢。鋰電池技術(shù)創(chuàng)新已進入瓶頸期。高壓平臺固體電解質(zhì)的應(yīng)用也許能夠打開新材料的軛。
因為固體電解質(zhì)實際上只是電池電解質(zhì)從液體到固體的一部分，所以對其正負極材料沒有限制，因此從理論上講，有數(shù)千萬種類型的固體電池，可以是三元鋰電池或磷酸鋰鐵電池。
另外，由于固體電解質(zhì)的高安全性和高電壓特性，許多新型電池材料更可能被有效地應(yīng)用。一旦固態(tài)電池真正實現(xiàn)商業(yè)化，基于固態(tài)電池的鋰電池材料的許多新應(yīng)用將隨之而來。屆時，鋰電池技術(shù)創(chuàng)新將迎來質(zhì)的變化。
我國科學(xué)院物理研究所的李宏博士也指出，固體電解質(zhì)是一種普遍的策略。一旦成功開發(fā)，它就可以和不同的正極和負極材料相匹配，以滿足消費電子，無人機，電力存儲，航天，軌道交通和許多其他領(lǐng)域的需求。
因此，和其將固態(tài)電池視為一種新型的電池產(chǎn)品，不如將其用作一種技術(shù)手段來解鎖電池材料性能的上限，這是更好的選擇。這就是為何業(yè)界對固態(tài)電池技術(shù)寄予厚望的原因。同時，當(dāng)前的新能源工業(yè)迫切要固體電解質(zhì)帶來的安全性變化。
自從新能源汽車問世以來，每家新能源汽車公司都一直在擔(dān)心安全問題，最大的痛點在于電動汽車的自燃。電動汽車自燃的原因無非是在鋰電池內(nèi)部發(fā)生短路后，熱管理失控。其中，易燃電解質(zhì)起著重要用途。固體電解質(zhì)的最大特點是不易燃燒，可很大程度上防止電池發(fā)熱失控。
然而，應(yīng)該指出的是，有許多形成固體電解質(zhì)的方法，但是并非所有的固體電解質(zhì)都不容易燃燒。李洪明確指出：我們最近發(fā)表了一些文章，展示了固體氧化物電解質(zhì)（一種固態(tài)電池）的出色熱穩(wěn)定性，但是每種固體電解質(zhì)是否意味著熱穩(wěn)定性仍有待確定。研究數(shù)據(jù)。
一般來說，人們對固態(tài)電池寄予厚望的重要原因是它們可以用作電池技術(shù)創(chuàng)新的基本策略，并且具有很高的安全性。但是，關(guān)于每種固態(tài)電池而言，要進行大量精心研究和開發(fā)才能確保其性能和熱穩(wěn)定性。
固態(tài)電池何時會降落？
盡管固態(tài)電池具有各種優(yōu)點，但是它們的工業(yè)化進展不順利。2017年，菲斯克（Fisker）和豐田（Toyota）等汽車公司大力宣傳自己的固態(tài)電池技術(shù)，但其批量生產(chǎn)車型的公布時間一次又一次被推遲。這表明固態(tài)電池的開發(fā)極為困難。
2025年可能是汽車領(lǐng)域固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的分水嶺。根據(jù)寶馬，豐田，梅賽德斯奔馳，通用汽車和各種初創(chuàng)公司的最新宣傳，固態(tài)電池的著陸時間基本上鎖定在2025年左右。
汽車公司敢于開發(fā)固態(tài)電池車的前提是固態(tài)電池的生產(chǎn)量力至少應(yīng)達到1Gwh。有了足夠的路試時間，2024年關(guān)于半固態(tài)電池的大規(guī)模應(yīng)用將是一個相對樂觀的節(jié)點。至于全固態(tài)電池，可能要等到2030年。
目前，固態(tài)電池已在消費電子產(chǎn)品和其他領(lǐng)域大規(guī)模生產(chǎn)。固態(tài)電池將在三年內(nèi)替代用于乘用車領(lǐng)域。三年后（新車開發(fā)時間約為三年），將會有為消費者開發(fā)的基于固態(tài)電池的實際車輛。
自去年以來，清陶能源已開始和多家主流OEM廠商一起制造測試原型。同時，據(jù)一位知情人士說：今年肯定會有大量生產(chǎn)的帶有固態(tài)電池的電動汽車。
值得一提的是，今年七月，剛剛完成E+輪融資的清陶能源正式在伊春正式投產(chǎn)其固態(tài)電池批量生產(chǎn)線，產(chǎn)量達到1Gwh。宜春固態(tài)電池廠將面向乘用車動力市場，并留有足夠的擴展空間。
