三到五年后，這種電池能量密度可達(dá)400Wh/kg

前言:2018年補(bǔ)貼提前退坡已是大概率事件,動(dòng)力電池能量密度大幅提升即是政策指向,又是動(dòng)力電池企業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)注的焦點(diǎn)。作為新能源汽車的“心臟”,動(dòng)力電池?zé)o疑決定了新能源汽車的未來，而動(dòng)力電池的發(fā)展取決于電池的能量密度?？上攵?，合理提升電池的能量密度才是新能源汽車能長足發(fā)展的關(guān)鍵所在。

提升能量密度刻不容緩

眾所周知,中國作為全球最大的新能源汽車市場,中汽協(xié)相關(guān)數(shù)據(jù)表明,2018-2020年新能源車總產(chǎn)量預(yù)計(jì)為104.3萬輛、148.4萬輛和203.4萬輛。

圖示:2014-2020我國新能源汽車產(chǎn)量及對應(yīng)電機(jī)需求量預(yù)測表

新能源汽車市場這塊蛋糕雖大,可眼下依舊面臨著許多困境,其中電池續(xù)航里程短是最突出的難點(diǎn)。小編認(rèn)為,電池的續(xù)航里程仍然是制約新能源汽車健康可持續(xù)發(fā)展的主要原因,所以,合理提升電池的能量密度才是新能源汽車能長足發(fā)展的關(guān)鍵所在。

據(jù)悉,國家四部委近日發(fā)布《關(guān)于免征新能源汽車車輛購置稅的公告》內(nèi)容中明確規(guī)定,2018年1月1日起列入《免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄》的新能源汽車須符合新的產(chǎn)品技術(shù)要求,該版本的技術(shù)要求與2016年財(cái)政部財(cái)建〔2016〕958號中對納入中央財(cái)政補(bǔ)助范圍的新能源汽車技術(shù)相比,提高了質(zhì)量能量密度要求(電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度提高至不低于95Wh/kg)。

圖示:國家四部委發(fā)布《關(guān)于免征新能源汽車車輛購置稅的公告》

按照我國《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》,到2020年,純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的能量密度目標(biāo)為300Wh/kg,2025 年目標(biāo)為 400Wh/kg,2030年目標(biāo)為 500Wh/kg。顯然,不論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池,都難以勝任之,而固態(tài)電池之所以讓業(yè)界看中正是因?yàn)樗芙鉀Q電池行業(yè)的安全隱患和能量密度偏低的“牽掣”。

為固態(tài)電池能實(shí)際應(yīng)用 企業(yè)早已“大動(dòng)干戈”

新能源汽車產(chǎn)業(yè)出于續(xù)航里程的考慮,迫切需要高能量密度的電池進(jìn)入到實(shí)際應(yīng)用階段,目前市場上已有不少企業(yè)開始在固態(tài)鋰電池領(lǐng)域“大動(dòng)干戈”。最新消息,寶馬已正式與電池技術(shù)公司Solid Power建立新的合作伙伴關(guān)系,雙方將聯(lián)手開發(fā)電動(dòng)汽車專用的固態(tài)電池技術(shù),并且包括后續(xù)的商業(yè)化進(jìn)程。

日本豐田汽車公司最近在電池技術(shù)上也取得了重大進(jìn)步,這種電池技術(shù)使用的是固態(tài)電解質(zhì),而并非傳統(tǒng)形式的半液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池。豐田方表示,目前公司已經(jīng)在這種電池的生產(chǎn)工程方面取得了重大進(jìn)步,并且有望最早在2020年將這種新技術(shù)運(yùn)用到電動(dòng)汽車上。

而國內(nèi)在電池技術(shù)的研發(fā)突破上,總的來說,并不遜于國外,以北汽新能源EV200為例,它擁有400Wh/kg的電芯(相當(dāng)于800Wh/L以上能量密度)。內(nèi)部負(fù)責(zé)人介紹,在保持現(xiàn)有電池包體積和每噸百公里電耗不變的情況下,一次充電不僅可續(xù)航620公里,同時(shí),還可降低成本、延長電池使用壽命,解決了目前電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油車性能之間的較大差異。

圖示:北汽EV200

此外,電池產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè),也先后參與其中。如寧德時(shí)代、比亞迪、比克電池、沃特瑪、中天科技等均有固態(tài)鋰電池領(lǐng)域的布局。獲悉,這些企業(yè)中,寧德時(shí)代在聚合物和硫化物基固態(tài)電池方向分別開展了相關(guān)的研發(fā)工作,并取得初步進(jìn)展;中天科技集團(tuán)與中科院青島能源所已簽約,準(zhǔn)備共同開發(fā)高性能全固態(tài)鋰電池。

全固態(tài)鋰電池優(yōu)勢突出 前景好

中國科學(xué)院院士歐陽明高認(rèn)為,電池目前是限制新能源汽車發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素,隨著政策退坡的上演,中國必須要“跨越一個(gè)臨界點(diǎn)”。

圖示:中國科學(xué)院院士歐陽明高

他還指出,發(fā)展固態(tài)電池的路徑是電解質(zhì)從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合到固態(tài),最終必將實(shí)現(xiàn)全固態(tài)。

據(jù)了解,所謂“全固態(tài)鋰電池”(工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質(zhì)材料均呈固態(tài)狀)是不含任何液態(tài)成份的鋰電池,即“全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池”,它通常情況下分成全固態(tài)鋰一次電池和全固態(tài)鋰二次電池,一次電池市場上已經(jīng)存在。而全固態(tài)鋰二次電池又分為全固態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)鋰金屬電池(負(fù)極材料為鋰金屬,其容量是石墨的10倍)。

圖示:傳統(tǒng)電池與全固態(tài)電池對比

小編對全固態(tài)鋰電池潛在的技術(shù)優(yōu)勢做了梳理,具體如下:

1、安全性高,因?yàn)槠潆娊赓|(zhì)為固態(tài),無法引發(fā)電解液燃燒。

2、能量密度高,固態(tài)電池的能量密度可以大于且等于500WH/KG。

3、正極材料選擇的范圍寬,因負(fù)極是鋰金屬,所以正極只要不含鋰元素其它都行,無疑比能量也得到提升。

4、系統(tǒng)比能量高,由于電解質(zhì)無流動(dòng)性,更加方便通過內(nèi)串聯(lián)組成高電壓單體,有利于電池系統(tǒng)能量密度的提高。

歐陽明高在公開的采訪中肯定了全固態(tài)鋰電池的優(yōu)勢與發(fā)展前景,但也表示如果想要真正應(yīng)用起來,問題還是很多,其一,固態(tài)電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率偏低;其二,固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差;其三,金屬鋰的可充性問題;其四,制造成本偏高。

他強(qiáng)調(diào),“全固態(tài)金屬鋰電池技術(shù),現(xiàn)在仍然不成熟。目前僅有固態(tài)鋰離子電池可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化前景?！?/p>

總結(jié):固態(tài)電池的研發(fā)產(chǎn)業(yè)化將持續(xù)升溫,但受到金屬鋰負(fù)極可充性等問題的制約,真正的全固態(tài)鋰金屬負(fù)極電池還沒有成熟,但是以無機(jī)硫化物作為固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池已經(jīng)出現(xiàn)技術(shù)突破。

(來源: 桃子)

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