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固态锂电池:一场全产业链硬仗正在打响

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发布日期:2018-01-04   我要评论(0)
核心提示:可以说,谁掌握了动力电池,谁就掌握了新能源汽车。而在众多动力电池技术的研发中,固态锂电池被当成是下一个风口,在全球多位顶

固态锂电池:一场全产业链硬仗正在打响

可以说,谁掌握了动力电池,谁就掌握了新能源汽车。而在众多动力电池技术的研发中,固态锂电池被当成是下一个风口,在全球多位顶级专家学者,数家科研机构、企业,以及大量涌入的研发资金支撑下,围绕着固态锂电池这一战略制高点,从技术专利到实验量产,展开了一场攻坚战。

动力电池产业进入“春秋时期”

新能源汽车产业中长期发展需要进行技术储备。尽管理论上可以通过增加电池装载量来大幅提高续航里程,但这也相应增加了动力系统的成本和重量,从经济性和安全性的角度来讲,提高电池能量密度才是正确的选择。

毫无疑问,锂离子电池最近一个时期仍将是动力、消费电子和中小规模储能的最好选择。而按照我国《节能与新能源汽车技术路线图》,到2020年,纯电动汽车动力电池的能量密度目标为 300Wh/kg,2025 年目标为 400Wh/kg,2030年目标为 500Wh/kg。显然,不论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,都难堪此大任。

2017年4-7月,笔者有幸参加由中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会携手中国电动汽车百人会联合开展的调研活动,那时的“固态锂电池”还仅是国内少数科研人员思维里的一个概念。但在目前看来,不少企业已经开始在固态锂电池领域“大动干戈”,有着续航焦虑的新能源汽车产业迫切需要固态电池进入到实际应用中。

固态锂电池脱颖而出

固态锂电池之所以会让业界看中是因为它有望解决目前困扰动力电池行业的两大“挑战”——安全隐患和能量密度偏低问题。

中国电子科技集团公司第十八研究所研究员肖成伟认为,中长期可以实现产业化的电池体系包括固态锂电池、锂硫电池和锂空气电池。就目前市场情况来看,一些国外企业研发出的全固态锂电池能量密度可达300~400Wh/kg,其有望成为下一代高能量密度动力和储能电池技术的重要发展方向。

据了解,除了安全性高、能量密度高之外,固态锂电池还具有循环寿命长(已报道的薄膜型全固态金属锂电池能够循环45000次)、 工作温度范围宽(最高操作温度有望达到300℃甚至更高)、电化学窗口宽(有可能达到5V)、具备柔性优势(可以制备成薄膜电池和柔性电池)、回收方便(理论上没有废液,处理相对简单)等优势。也因此,旭化成的名誉技术总监吉野彰先生认为:新一代的电池,最接近实用性的是固态锂电池。

此外,有专家认为,固态锂电池的生产设备约有 80%可以延用传统锂电池的生产设备,只是在生产环境上有了更高的要求,这无疑是固态锂电池商业化进程中的又一重大利好。

国内企业布局固态锂电池进程

固态锂电池从 20 世纪 50 年代就已开始研究。只不过在早期,固态锂电池的电化学性能、安全性、工程化制造方面一直无法满足应用要求。近年来,固体电解质材料,特别是硫化物电解质材料取得了重大突破,固态锂电池技术渐渐开始引起世界范围内的重视。“锂”想照进现实并不简单,但在固态锂电池领域,国内企业已经迈出了实质性的步伐。

打响国内舆论第一枪的电池企业是珈伟股份。2016年11月,珈伟股份召开一场“全球首例固态锂电池与快充电池发布会”,2017年年底则宣称可以量产固态锂电池了。而据了解,该公司采用的电解质是凝胶混合物(属于液态锂离子电池范畴),这也被业界质疑为“类固态”并非固态锂电池。

易成新能则通过收购的手法切入锂电池制造环节。2017年11月24日,易成新能公告称,拟7000万元收购河南平煤国能锂电公司70%股权。消息称,易成新能作为一家主业亏损严重的光伏行业公司,对于主打产品固态锂电池只有概念性描述,却没有能量密度、安全性、循环次数等关键数据的支持,而在项目技术支持方面也难言乐观。

与上面提到的两家企业不同,赣锋锂业的布局显得比较实际。2017年12月6日,赣锋锂业发布公告称,计划以不超过2.5亿元投资建设第一代固态锂电池研发中试生产线。值得一提的是,固态电池专家、原中科院材料所研究员许晓雄博士与赣锋锂业达成战略合作协议,目标在3年内实现固态锂电池产业化。

这里要介绍的是许晓雄博士,作为科技部“十二五”新能源领域“全固态锂离子储能电池”项目的负责人,长期致力于固态电池技术的研发,公开资料显示,其至今已申请专利30余项(国际专利6项、中国专利27项),其中已授权专利11项。

此外,电池产业链上的企业,也积极行动起来。宁德时代、比亚迪、比克电池、沃特玛、中天科技,以及当升科技等均有固态锂电池领域的布局。其中,宁德时代在聚合物和硫化物基固态电池方向分别开展了相关的研发工作并取得了初步进展;中天科技集团与中科院青岛能源所签约开发高性能全固态锂电池。

笔者认为,国内企业在固态锂电池领域的技术积淀并不如国外巨头,但国内排名前列的电池及相关企业都在进行技术储备,中国动力电池产业在该领域的推进力度是走在世界前列的。虽然在2020年之前,大规模量产依然是不现实的事情,但就像中国工程院陈立泉院士所说,“如果能量密度进一步提高,一定要从现在开始就要考虑固态锂电池。”他表示,要大力支持固态锂电池研发和产业化,让我国锂电池产业从跟跑到领跑。发展固态锂电池,刻不容缓!

作者:曹武佳

 
 
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