11月24日,三井金屬發布了下一代的鋰離子二次電池的“全固態電池”用的硫化物固態電解質。2012年三井金屬全固態電池已經取得一定的成績,因為車企需求,雪藏五年,終于從幕后進入臺前。今后,三井金屬將會與電池廠商和汽車廠商等合作,到2020年將實現量產化。那么,誰將是背后的第一個吃螃蟹的車企?
誰是第一個吃螃蟹的車企?
根據三井金屬的主要客戶分析,其主要客戶為豐田、本田等主要汽車生產廠家。目前,豐田、本田都正在積極拓展新能源汽車業務,兩家車企在氫燃料電池車方面取得一定的進展。
此前,豐田Mirai燃料電池車于今年2月份已經完成路測。近日有消息稱,豐田正計劃將中型的燃料電池技術應用于重型商用卡車。在近日的一份聲明中,豐田表示,它準備在加利福尼亞測試半掛卡車中的大型氫動力系統的可行性。
在2015年的東京車展中,本田旗下的燃料電池汽車——Clarity Fuel Cell進行了全球首秀。據悉,本田全新燃料電池汽車將于2016年年末上市。同時,根據美國環保局的認定,本田Clarity Fuel Cell的續航里程最大可達590公里。
從這兩家企業不難看出,兩家企業主打方向是氫燃料電池車,并沒有跡象表明其在發展全固態電池汽車。那么,這兩家企業誰會是第一個獲得“全固態電池”體驗權的車企呢?
外界一直認為,豐田只做燃料電池汽車,其實是燃料電池汽車與純電動汽車同步開發。因為豐田推出的“全固態電池”有一個問題未解決,所以豐田氫燃料電池車先推出。未來,豐田汽車A級以下車會是純電動汽車,B級車以上會燃料電池汽車,純電動的方向是微型化、智能化、時尚化和輕量化,最終與自動駕駛結合。
“全固態電池”就那么牛?
全固態鋰電池,即電池各單元,包括正負極、電解質全部采用固態材料的鋰二次電池,其電解質為固態,具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端,傳導更大的電流,進而提升電池容量。三井金屬該技術根據其獨有技術,持有和電解質為同等水位的鋰電子的傳導性,并且開發了在電化學方面穩定性的硫化物固態電解質,同時也實現了較高的量產性。
相比于液態鋰離子來講,全固態電池的優勢更明顯。它優勢主要包括抑制鋰枝晶;循環性好,更安全,內阻穩定,功率衰減慢;可靠性高,壽命長;體積、面積能量密度高;高電壓,模組、系統設計簡化、易于靈活配組;高能量密度。
目前困擾全固態電池實現產業化主要有兩個問題:一是固態電解質在室溫條件下的離子電導率不高;二是固態電解質與正負極之間界面阻抗比較大。
“全固態電池”實現量產化指日可待
現階段,我國采用最多的是液態電池,有小批量半固態電池、固態鋰離子電池投入應用,全固態電池要實現量產,還需要一定時期。但各國已經在“全固態電池”方面展開了研發。
在中國,已經有許多研究機構和企業著手研發“全固態電池”,并取得一定的成果。目前國內做全固態電池兩個比較厲害的團隊:一個是中科院物理研究所陳立泉、李泓老師團隊,一個是中國科學院寧波研究所許曉雄博士的團隊。另外,中南創發也致力于“全固態電池”的研發,產品取得階段性的進展。
據了解,中科院寧波材料在聚合物研究已經取得一定成績,其用石墨做負極,用硫化物復合電解質,這個電解質是無機的。用鈷酸鋰做正極,4Ah的電池,能量密度是240瓦時/公斤,常溫循環500次,容量還有88%多。通過了一系列針刺、過充、短路、強制放電、高溫循環的實驗。采用的無機氧化物電解質,通過了所有的安全測試。
中科院網站11月22日披露,青島能源所在高能量密度固態電池研究中取得進展,針對固態電池發展中固界面阻抗過大的瓶頸問題,中科院研究成員創造性地提出原位自形成固態電解質的解決方案,有效降低界面阻抗和提升電池綜合性能。
李泓博士表示,“一旦電芯技術關鍵材料取得突破,全固態電池就可以迅速進入到市場當中去。中科院提出了一些路線圖,最快在2019年拿出電池包來,2020年有可能試水到商業化的程度,有一些全固態的還比較慢,真正的全固態可能要更長的時間,稍微含有一點液體的電池會比較快,因為兼顧了能量密度和安全性。”
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