固態(tài)電池技術(shù)最新突破 2021全固態(tài)電池商業(yè)化未來前景

• 2021年7月23日 HuangJiang來源：新浪 309 13
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經(jīng)過近十年的快速發(fā)展，液態(tài)鋰離子電池雖在不斷提升能量密度，但是也面臨著不少安全風(fēng)險。固態(tài)電池中的固態(tài)電解質(zhì)，可以杜絕液態(tài)電解質(zhì)帶來的“易燃易爆炸”與漏液等問題，實現(xiàn)安全儲能。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)馬騁教授團隊設(shè)計并合成了一種同時具有成本與性能優(yōu)勢的鋰電池固

固態(tài)電池技術(shù)最新突破 2021全固態(tài)電池商業(yè)化未來前景

我國研發(fā)出質(zhì)優(yōu)價廉新型鋰電池固態(tài)電解質(zhì)，全固態(tài)電池商業(yè)化更進一步。傳統(tǒng)商用鋰電池采用有機液態(tài)電解質(zhì)，在具有體積小容量大、使用壽命長等優(yōu)點的同時，其熱失控之后的起火、爆炸問題卻成為一大安全隱患。而固態(tài)電池中的固態(tài)電解質(zhì)，可以杜絕液態(tài)電解質(zhì)帶來的“易燃易爆炸”與漏液等問題，實現(xiàn)安全儲能。未來我國固態(tài)電池前景怎么樣？

據(jù)媒體報道，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)馬騁教授團隊設(shè)計并合成了一種同時具有成本與性能優(yōu)勢的鋰電池固態(tài)電解質(zhì)。該工作克服了固態(tài)電解質(zhì)材料生產(chǎn)成本和綜合性能難以兼得的瓶頸，使得全固態(tài)電池的商業(yè)化不再只是遙不可及的“鋰”想。該成果刊發(fā)在7月20日的《自然·通訊》期刊。

而生產(chǎn)成本的大幅降低并沒有以犧牲性能作為代價。在離子電導(dǎo)率、可變形性、與高電壓正極的相容性等方面，氯化鋯鋰很好的繼承了氯化物固態(tài)電解質(zhì)相對于其它固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢，由其組成的全固態(tài)電池的循環(huán)性能甚至遠遠超過基于硫化物和氧化物固態(tài)電解質(zhì)的同類電池。

氯化鋯鋰同時在生產(chǎn)成本及綜合電化學(xué)性能方面具備顯著優(yōu)勢，這在固態(tài)電解質(zhì)中是十分罕見的，它的發(fā)現(xiàn)為商業(yè)化量產(chǎn)全固態(tài)電池克服了重大挑戰(zhàn)。

經(jīng)過近十年的快速發(fā)展，液態(tài)鋰離子電池雖在不斷提升能量密度，但是也面臨著不少安全風(fēng)險。

7月18日上午11點左右，杭州玉皇山山莊附近，一輛電動車在行駛過程中突然燃起大火，說是起火，其實用“爆燃”來描述更準確些。半秒鐘都不到全車就變成了一大團熊熊烈焰。車上的乘員根本沒任何反應(yīng)時間就被火勢吞沒……

事發(fā)后，電動車的安全問題再次引起了全國大討論。今年我國電動車電瓶爆燃導(dǎo)致的悲劇已經(jīng)不是一次兩次了!從5月成都電梯內(nèi)電瓶爆燃傷人致嬰兒終身殘疾，到我國出臺法規(guī)禁止高層建筑樓道飛線充電……其實正是反映出人們越來越在意電動車的安全問題了。

除了安全性，液態(tài)鋰離子電池的能量密度也存在天花板。按照我國《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》提出的目標，到2020年純電動汽車動力電池的能量密度目標為300Wh/kg，2025年目標為400Wh/kg，2030年目標為500Wh/kg。然而，受制于現(xiàn)有體系架構(gòu)和關(guān)鍵材料影響，鋰離子電池能量密度普遍在240-260Wh/Kg之間，要突破300Wh/kg難度極大。

從電池結(jié)構(gòu)本身來講，使用固體電解質(zhì)的固態(tài)電池具有不可燃、不腐蝕、不揮發(fā)、不漏液等優(yōu)勢，可極大確保電池的安全性。其次，用金屬鋰做負極的固態(tài)電池可匹配高電壓正極材料，進一步提升能量密度。另外，固態(tài)電池的封裝相對簡單，能省掉電池包外殼、冷卻等系統(tǒng)，同時可實現(xiàn)電池柔性化、異形化，根據(jù)不同應(yīng)用場景設(shè)計不同形狀，靈活性更強。此外，循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬、電化學(xué)窗口寬、回收方便等也是固態(tài)電池所具備的特性。

中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟(下稱動力電池聯(lián)盟)近日發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年上半年我國鋰離子電池產(chǎn)量累計值達715330.4萬只，期末產(chǎn)量比上年累計增長1.3%。

2021年上半年，國內(nèi)磷酸鐵鋰動力電池產(chǎn)量達到37.7 GWh，超過三元動力電池36.9 GWh的總產(chǎn)量。動力電池專指用于為新能源汽車提供動力來源的電池。按照正極材料的不同，動力電池可分為磷酸鐵鋰電池和三元電池兩大技術(shù)路線。相比三元電池，磷酸鐵鋰在安全性和成本方面更有優(yōu)勢，不過其能量密度相對較低，因此無法為新能源車提供三元電池那樣強的續(xù)航能力。未來更安全的固態(tài)電池的商業(yè)化將逐步占領(lǐng)鋰電池市場。

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