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终结新能源汽车里程焦虑的黑科技
来源:新材料在线

    2017年11月16日消息,据报道,电动汽车制造商菲斯克(Fisker)本周申请了一项固态电池专利,不仅可将电动汽车的续航能力提高到令人震惊的804公里,而且充电时间也缩减到短短1分钟。菲斯克公司计划在2018年1月出新电池技术。该专利描述是“灵活的、优越的能量密度固态电池”。新电池将采用三维实体电极,提供相当于当前锂离子电池2.5倍的能量密度。在成本方面,由于材料和制造方面的进步,它的成本仅为常规锂离子电池2020年预计成本的1/3。
    高能量密度,高续航,快充,低成本,新能源汽车电池完美的产品,真正能称得上锂电黑科技!
    此技术对于锂电行业与新能源汽车行业具有颠覆性的意义,一定程度上来说,这直接解决现在新能源汽车面临的两大难题:充电与续航!对于新能源汽车行业的发展起到了极其关键性的作用。
    因为传统的锂电池技术(磷酸铁锂和三元)受制于液态电解质,难以兼容金属锂负极和新研发的高电势正极材料,从而使能量密度的上升存在瓶颈。在安全方面还会造成短路引燃、离子浓度差增大电池内阻、电极材料持续消耗等问题。而在中国,政府将未来若干年内动力电池的技术目标定在2020~2025年要实现单体能量密度300Wh/kg~400Wh/kg。显然,不论是磷酸铁锂还是三元锂电,都难堪此大任。
    所以在这个时候,作为“下一代锂电池技术”,固态电池以其天生具有的高离子电导率和机械强度、宽电化学窗口和工作温度区间,成为人们梦寐以求的能量密度高、循环性强、安全性高、充电时间短的理想对象。
    什么是固态电池?
    12月26日,中科院物理所研究员李泓在学术期刊撰文对固态电池进行了界定,“全固态锂电池,是一种使用固体电极材料和固体电解质材料,不含有任何液体的锂电池,主要包括全固态锂离子电池和全固态金属锂电池,差别在于前者负极不含金属锂,后者负极为金属锂。”
    固态电池的核心技术是电解质,即提高电解质的离子电导率。“如果离子电导率是普通电解液的10倍,固态电池的一切问题就迎刃而解了。”旭化成吉野名誉总监如是说。
    固态电解质主要包括氧化物、硫化物、聚合物以及复合型固态电解质。
    1.1固态电池和传统电池的性能对比
    1.2电池应用要求与固态电池体系解决思路
    固态电池全球布局情况
    全球上百家各式机构疯狂进军固态电池的热情。在这些机构中,既包括传统汽车巨头、新进造车公司,汽车零部件巨头,电池生产企业和上游原料商,还有有着学术背景的科研院校,有着政府背景的研究所,甚至是军方资助的神秘机构。
    全球来看,日本在固态电池领域有着领先于世界的布局,其以丰田为首,包括本田、松下在内的公司都宣称将下一代电池研发的重点放在固态电池上。欧洲,在这一轮的动力电池大潮中被踢出局的命运早已被注定。但作为传统汽车强国和车企巨头的聚集地,欧洲的车企巨头也只能奋起直追。例如大众计划投入500亿欧元的巨资用于固态电池的研发,宝马也选择与美国电池制造商Solid Power合作,开发新一代固态电池技术,并把量产时间定在2026年。美国,也在布局固态电池领域,产生了Sakti3这样的固态电池巨头企业。中国蓬勃发展的新能源产业,为中国本土的动力电池产业崛起提供了最佳的历史机遇,如同中国有机会在下一个汽车工业时代实现弯道超车,中国的动力电池技术也将极有可能打破国外的封锁,成为引领尖端技术发展的决定性力量。在中国,无论是国家级的科研院所,抑或是电池企业,都纷纷加注固态电池力量,抢占未来动力电池赛道。
    全球固态电池企业布局简况
    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。
    固态电池专利方面分析
    宁波大学、中科大、华为、中国电科十八所、中科院物理所占据了固态电池相关专利排行榜前十中的五个席位,这也反应在锂液态电池大行其道的当下,我国对后锂电时代产品出路的思考。
    固态电池的未来
    从各种规划的时间节点来看,固态电池在2020年有望投入商业化应用,随着普及规模及成本的变化,2025年市场化将趋于成熟。中国科学院物理研究所研究员李泓也认为还需要大约7年。不过,李泓表示,固态电池投融资热,客观上促进了固态电池方向的研发,刺激了这个行业和领域,推动行业对固态电池的重视。