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2027年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化?固態(tài)電池今年有哪些進(jìn)展

Hobby觀察 ? 來(lái)源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:梁浩斌 ? 2023-07-19 00:17 ? 次閱讀
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電子發(fā)燒友報(bào)道(文/梁浩斌)在電動(dòng)汽車行業(yè)的需求推動(dòng)下,相比傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)電池更安全、能量密度更高的固態(tài)電池成為了未來(lái)電池技術(shù)發(fā)展的重要方向。不過(guò)由于材料和制造成本、使用壽命等問(wèn)題,發(fā)展多年的固態(tài)電池目前仍未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)。

但業(yè)界相關(guān)研究機(jī)構(gòu)以及企業(yè)都在加大力度投入到固態(tài)電池的研發(fā)中,在最近,也有企業(yè)以及研究團(tuán)隊(duì)公布了其在固態(tài)電池領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

豐田:續(xù)航1500km,2027-2028實(shí)現(xiàn)商業(yè)化

早在2008年開(kāi)始投入固態(tài)電池研發(fā)的豐田汽車,在今年6月的豐田2023技術(shù)研討會(huì)上透露,計(jì)劃在2027年投放一款配備全固態(tài)電池車型。豐田表示,他們發(fā)現(xiàn)了一項(xiàng)技術(shù)突破,解決了固態(tài)電池長(zhǎng)久以來(lái)存在耐久性不足的問(wèn)題,并將通過(guò)HEV混合動(dòng)力汽車引進(jìn)全固態(tài)電池,計(jì)劃在2027-2028年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地。

雖然豐田沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明技術(shù)細(xì)節(jié),不過(guò)根據(jù)發(fā)布會(huì)的信息,豐田正在推進(jìn)續(xù)航里程可以達(dá)到1500km的全固態(tài)電池,同時(shí)電池SoC從10%-80%的充電時(shí)間僅需10分鐘。

不過(guò)值得注意的是,對(duì)于固態(tài)電池的量產(chǎn),豐田已經(jīng)多次跳票。在過(guò)去十多年里,豐田多次宣傳其固態(tài)電池技術(shù),包括2017年豐田就曾表示將在2020東京奧運(yùn)會(huì)上展示他們的固態(tài)電池技術(shù)應(yīng)用,然而東京奧運(yùn)會(huì)因?yàn)橐咔槎七t到2021年舉辦,但豐田依然未能拿出他們的固態(tài)電池。

后來(lái)豐田將固態(tài)電池的量產(chǎn)計(jì)劃調(diào)至2025年,但今年再次將時(shí)間延后,作為固態(tài)電池領(lǐng)域擁有專利數(shù)量最多的企業(yè),多次推遲量產(chǎn)時(shí)間似乎說(shuō)明固態(tài)電池目前還存在很多問(wèn)題。

衛(wèi)藍(lán)新能源:蔚來(lái)150kWh半固態(tài)電池包7月上線

蔚來(lái)在5月的發(fā)布會(huì)上表示,其150kWh電池包將會(huì)在今年7月上線。這款電池包早在2021年初在NIO DAY上伴隨ET7同時(shí)發(fā)布,但也因?yàn)榧夹g(shù)問(wèn)題多次跳票。

這款電池包的特別之處在于,它采用了半固態(tài)的電解液、硅碳復(fù)合負(fù)極材料、超高鎳正極材料,模組單體能量密度高達(dá)360Wh/kg。所以蔚來(lái)在全系列電池包體積尺寸完全相同的情況下,可以做到高達(dá)150kWh的容量,是最低規(guī)格電池包容量的兩倍。


半固態(tài)電池實(shí)際上是將傳統(tǒng)電池中的液態(tài)電解質(zhì),換成一種類似凝膠態(tài)的固液混合物,這種路線被認(rèn)為是固態(tài)電池路線上的一個(gè)過(guò)渡方案。

同時(shí)這種半固態(tài)電池由于制造流程與傳統(tǒng)電池相似,所以相對(duì)來(lái)說(shuō)制造成本會(huì)比純固態(tài)電池更低。蔚來(lái)150kWh電池包的電池模組供應(yīng)商衛(wèi)藍(lán)新能源曾表示,其制造工藝流程和裝備與目前鋰電池的90%以上通用。

不過(guò),其中一些關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié),包括所用到的“原位固化固液電解質(zhì)”需要特殊的制造工藝,在量產(chǎn)以及良率上還有很多技術(shù)難點(diǎn),所以受限于產(chǎn)能和良率,目前半固態(tài)電池價(jià)格也相當(dāng)高。

蔚來(lái)聯(lián)合創(chuàng)始人秦力洪曾透露,150kWh電池包的成本與一輛蔚來(lái)ET5相當(dāng)(30萬(wàn)元左右)。而隨著7月份150kWh電池包的上線,半固態(tài)電池也正式進(jìn)入商業(yè)化階段。

實(shí)驗(yàn)室進(jìn)展

現(xiàn)階段固態(tài)電池大多還存在于實(shí)驗(yàn)室中,不過(guò)為了未來(lái)量產(chǎn)的應(yīng)用,近期也有很多關(guān)于固態(tài)電池的新進(jìn)展。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)馬騁教授團(tuán)隊(duì)近日在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上發(fā)表了固態(tài)電池的最新成果,開(kāi)發(fā)出一種新型固態(tài)電解質(zhì)氧氯化鋯鋰。由于材料制備成本相比業(yè)界主流的硫化物、氯化物固態(tài)電解質(zhì)更便宜,所以這種新型固態(tài)電解質(zhì)材料有望能夠?yàn)楣虘B(tài)電池的量產(chǎn)大幅降低成本。

據(jù)了解,為了滿足實(shí)際應(yīng)用的需求,全固態(tài)鋰電池的固態(tài)電解質(zhì)至少需要同時(shí)具備三個(gè)條件:高離子電導(dǎo)率(室溫下超過(guò)1毫西門子每厘米),良好的可變形性(250至350兆帕下實(shí)現(xiàn)90%以上致密),以及足夠低廉的成本(低于50美元每公斤)。而氧氯化鋯鋰的成本通過(guò)合成方式的優(yōu)化,最低成本可以降至7美元每公斤。

同時(shí)氧氯化鋯鋰在室溫離子電導(dǎo)率、可變形性方面也相比硫化物、氯化物固態(tài)電解質(zhì)更好。另外,在測(cè)試中,由氧氯化鋯鋰和高鎳三元正極組成的全固態(tài)鋰電池在12分鐘快速充電的條件下,該電池仍然成功地在室溫穩(wěn)定循環(huán)2000圈以上。

國(guó)外方面,日本東京工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)近日也發(fā)表論文聲稱提高了全固態(tài)電池的快速充電性能和容量。其中影響快速充電性能的指標(biāo)與目前相比最高可提升 3.8 倍,正極容量按單位電極面積計(jì)算提高 1.8 倍,均達(dá)到世界最高水平。

美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也在6月宣布,他們開(kāi)發(fā)出一種新的加工工藝,改善固態(tài)電池的制造缺陷,提升離子電導(dǎo)率,能夠進(jìn)一步提升固態(tài)電池的量產(chǎn)實(shí)用性。

小結(jié):

在電動(dòng)汽車的需求下,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)受到了更多關(guān)于以及資金投入,不過(guò)要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,最重要的反而不是性能、 能量密度等因素,成本能否比現(xiàn)有的磷酸鐵鋰、三元鋰電甚至鈉電池等更低,這會(huì)是未來(lái)固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化需要攻克的方向。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫(xiě)或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
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