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固態電池技術:哪些接近商業化,還需要多少年?
類別:行業動態   發布時間:2020-06-16 05:14:28   瀏覽:996次 [返回]

   2020/06/05 作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 來源:中國國際電池展隨著新一輪的資金投入,Wildcat Discovery Technologies正在積極擴建設備廠,成立電池團隊并加倍投入有前途的固態電池研究項目。我們曾向儲能專家請求澄清固態電池的過度宣傳。
每當《充電》雜志需要更好地了解最新的電池技術的復雜性或電池材料行業的細微差別時,我們首先會咨詢Wildcat Discovery Technologies。這批儲能科學家具有獨特的行業視角,因為他們利用自己專有的高通量的研究平臺來幫助其他公司,通過快速開發新材料改進電池。Wildcat在尋找更好的電池材料中占領導地位,該公司的組合化學技術可以比標準實驗室快10倍的速度制造和測試原型電池,這一過程非常適合優化材料,似乎有無限的配方可能性。
其結果是,Wildcat不僅了解所有頂尖電池化學組成的深層技術細節,而且對被認為下一代技術的商業化時間線表示有更多期待。
在過去十年中,隨著電池技術的發展,Wildcat一直都很忙碌。Wildcat最近完成了一筆超過2千萬美金的新一輪投資,在新的設備廠升級實驗室,聘請頂尖電池專家,開始R&D平臺認證,并將其內部項目擴展到固態電池技術的關鍵領域。
   我們偶然發現在固態電池技術中有許多夸張的新聞稿和令人困惑的術語/概念。所以《充電》近期與Wildcat討論最新的電池研究,其中包括固態電池的競爭和最高獎項:一個固體電解質電池鋰金屬陽
目前新能源汽車中使用的大多數電池都是液態電解液,但研究人員正在尋找固體替代品有兩個原因:
 1. 液體電解液是易燃的,更換它們將大大提高電池的安全性。
 2. 使用新型陽極,固體電解質可以獲得更高的能量密度。
  在媒體上產生很多混亂,因為固態的說法通常用于形容某種當前的可用技術發展的電池(例如,使用石墨陽極的固態電解質)以及在性能上有飛躍提升到理想型電池(例如,在鋰金屬電池中使用固態電解質)。
隨著技術不斷推進,石墨陽極固態電池在新能源汽車的應用趨近商業化,而理想型鋰金屬固態電池仍需要很多年。
Wildcat首席科學家Dee Strand解釋說道:“固態電解質在電池應用中并不新鮮,比如微型固態電池可能集成在筆記本電腦的電路板或其他電子應用中。但是,那些微型固態電池不適合大尺寸的汽車電池?!?br /> 這些類型的電池大多屬于固態標準陽極類別。一些電動汽車制造商聲稱,一兩年后,固態電池將出現在他們的汽車中,這也是事實。這很可能是石墨陽極設計的一些發展。
明確地說,固態石墨陽極電池確實提供了一些很大的優勢,包括提高了安全性。然而,能量密度的提高和成本的節省通常是遞增的。
真正革命性的進步將在固體電解質電池鋰金屬陽極準備商業生產。
   開發可在新能源汽車應用固態電池不是件易事。固態電解質材料必須具有高離子導電性,這樣鋰離子才有快速來回移動性;必須具有電極穩定性;需要與陽極和陰極形成良好的界面;可大批量生產。尋找一種結合所有這些特性的固態電解質材料是非常困難的。
2011年,法國運輸公司Bolloré推出一款Bluecar,這是一款專為巴黎新能源汽車設計的共享服務。Bluecar采用鋰金屬聚合物(LMP)電池與固態電解質結合。然而,正如Strand指出,Bluecar在固態新能源汽車電池上并不是必定能成功的事。
  Strand說:“他們使用固體聚合物電解質,但是電池必須被加熱到60℃才能使電解質工作,而且他們的汽車在車隊中使用,所以他們受到很好的控制?!?br />   Strand并不了解其他主流汽車制造商在生產汽車使用過固態電池,但是許多公司都在積極探索這項技術。例如,豐田對使用硫化物電解質的固態電池進行研究。在去年10月豐田首席技術顧問Shigeki Terashi告訴Autocar:“我們將生產一款使用固體電池的汽車并在2020年公布,但固態電池的大批量生產將會推遲一些?!?br />   Strand說:“硫化物的優勢在于它具有高導電性,缺點是陽極或陰極存在穩定性問題,所以必須要有一層保護涂層。從生產商的角度來講,硫化物也是極具挑戰性的,如果硫化物暴露在潮濕環境中會產生有毒氣體,因此硫化物產生的一些安全問題需要解決?!?br /> 固體電解質的其他材料包括聚合物和陶瓷。然而,那些解決方案沒有一個進入到新能源汽車的規模生產,在短期內,固體電解質的其他材料很可能采用某種形式的石墨陽極取代金屬鋰的階梯式改進。
Wildcat企業發展副總Jon Jacobs告訴《充電》:“使用傳統石墨陽極電池的固態電池的價值主張更加有限,與普通鋰離子電池相比,這種電池在能源方面并沒有真正帶來巨大的改善,但它可能會帶來一些安全方面的好處。傳統石墨陽極的固態電池可以成為理想型電池的敲門磚,可以用





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