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圆柱/方形/软包 动力电池为何有3种形状
形状变,内在基本原理不变 本来这是一篇很无聊的技术文章,我们也想过你会不会对这些技术细节感兴趣。但是我相信有人会对为什么电池必须做成三种形状感兴趣。同时,在未来新能源汽车的技术发展中,如何从电池中找到突破口,可以在这个问题中找到答案。
动力电池和储能电池是目前电池技术应用的两大场景。储能电池对应太阳能等设备,动力电池对应新能源汽车。曾经以日韩公司为首的电池科技公司,很久以前就将动力电池的包装类型分为三大类:圆柱形、方形和软包。直观来看,它们的差异只是形态上的,但同时在技术发展和应用方面也有所不同。那么小电池由于形状不同会怎么样呢?这是我们本期的主要内容。
日本索尼公司于1992年发明了18650锂电池,成为目前最常见的圆柱电池设计。比如5号、7号碱性电池都采用这种形状设计。后期由于电池的应用场景较多,以三星SDI为首的方形电池和以LG华为为首的软包电池也进入市场。目前,这三项技术也在新能源汽车产品中得到应用。
对于新能源汽车来说,目前三类电池的市场结构相对稳定,没有最好,只有更好。不同国家的不同车企对三类电池技术的认可度不同。前不久我参加了一个柔性电池的技术培训,所以我也想在今天的内容中和大家聊聊,给大家反馈一下我们的实际应用水平,这三种不同形状的电池有什么区别?
●换标不换书,形状无论如何变化都要遵循基本原则。
由于包装方式的不同,三种电池的形状明显不同。但对电池本身的工作原理没有影响。制造方法主要针对不同的工作条件、设备应用和更多样的例子,不是很严谨。就像蛋糕被做成不同的形状,原料烘焙和发酵的原理是一样的。
“方形电池锂离子运动示意图”
以上两张图展示了锂电池本身的工作原理。简单来说,锂离子在电解液中从阴极到阳极完成一次放电,然后从阳极回到阴极完成一次充电。因此,三种不同形状的电池的设计都会遵循电池本身的技术原理,但由于形状的不同,制造过程分为缠绕和堆叠两个不同的过程。
◆圆柱形电池
三种形状的电池通过圆柱绕线、方形绕线和方形叠加,最终都会变成圆柱形、方形和柔性电池。然而,目前只有圆柱形电池在制造标准上是一致的。比如大家熟知的圆柱电池分为14650、18650、21700等型号。很多人认为这是一种电池类型,但它只代表了圆柱形电池的尺寸标准。以目前最成熟的圆柱电池标准18650型为例,而21700型正在经历不断的技术进步,有可能取代18650型成为新能源汽车首选的圆柱电池产品。
◆方形电池
方形电池的可塑性更强,可以根据产品的具体需求进行定制。所以大小不同。目前无论是制造工艺还是应用标准,都没有像圆柱电池那样明确的标准划分。但由于灵活性高,在早期新能源汽车上已经使用了很长时间,车企可以根据车辆需求定制方形电池的尺寸,不受圆柱电池标准的限制。方形电池曾被认为是最适合新能源汽车应用的电池设计。目前很多车型都采用方形电池,比如宝马的I系列车型、 荣威ERX5 、蔚来的ES8以及未来即将上市的轿车和家庭的增程式SUV。
左边是荣威ERX5,右边是 蔚来ES8 ( 查成交价 | 车型详解 )】。
【右边的迷彩车是一辆轿车和一辆SUV】
◆方形软包电池
另一方面,柔性电池追求更纤薄的体积,在同等容量密度下重量最轻,因为采用叠加制造方式。同样,灵活的电池也可以根据应用需求定制,从我们手机电池的大小到在新能源汽车中的应用。柔性电池一直是行业内移动设备的首选,但在汽车应用中,其体积的可控性也受到汽车品牌的重视,尤其是插电式混合动力汽车。在考虑整车的布局和重量时,电池体积灵活的优势更加明显。目前,通用的 别克VELITE 5 / VELITE 5 、 凯迪拉克CT6 插电式、XT5混动车型以及日产的Sylphy纯电都采用了柔性电池。
【Sylphy,纯电补贴后预售16.6万元】
点评:三种电池设计都以“换汤不换药”的方式在市场上占有一席之地。从设计的角度来看,其中并没有绝对的好坏。但由于最成熟的圆柱电池有固定的全球标准,从制造到应用,整个过程的严谨性会更高。电池公司按标准制造电池,车企也按标准设计应用,一致性强。中国曾试图将欧洲的VDA标准作为方形电池技术的模板,但被引用的公司并不多。最早选择使用方形电池的车企,也在逐步用圆柱电池替代,只是为了保证产品安全标准的一致性。
而方形柔性电池的突出优势就是定制化,这就导致了标准和流程的不同。汽车公司和电池供应商必须就设计和工艺要求达成严格的协议,这显然会导致双方的RD成本更高。目前车企对这三类电池都有自己的偏好和看法,会选择自己比较认可的类型进行产品研发。毕竟用户关心的是车辆续航性能和更好的配重和布局,对电池外形没有偏好。我们再说一遍。三种电池设计在不同形状下,在能量密度和安全性方面有什么优势?
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下个十年,谁会是技术趋势?
低在追求能量密度和体积重量,如何输赢?
在不同形状的基础上,三种电池设计也各有特点,可以通过外壳的材料和内部设计来影响单体电池的能量密度、安全性和重量。我们再举一个蛋糕的例子。馅料代表单个电池的能量密度,而面粉代表外壳包装材料的选择。
不锈钢外壳一直是圆柱形和方形电池的主要包装材料。由于工艺标准的不同要求,较轻的铝壳在方形电池上迅速普及,在重量上也有优势。但由于追求更轻薄的技术,柔性电池采用铝塑膜包装,比铝壳更轻。你甚至可以用手感受内部液体电池的流动。
除了直接影响电芯的重量,外壳使用的不同材料也对电芯的安全性、发热性等方面有影响。毕竟,电池应该分组包装,然后放入车内。钢壳最硬最重,需要兼顾安全工艺,难度相对较低,而铝膜壳最软最轻,单体制造成组封装时对散热和碰撞安全的要求也较高。然而,根据外壳材料的选择,方形电池具有相同的优点和缺点。
不要低估单节电池的重量,这会对分组放入车内的最终包装产生多层面的影响。更轻的电池组可以使整车重量更低,从而为车企提供更多的布局方式。随着技术的发展,单体电池越轻,空能量密度越大。例如,在设计车辆时,仅限于装载一个300千克的电池组。显然,单元越轻,整个电池组的能量就越高。
然而,当带钢壳的气缸和方形电池安装在车身上时,控制配重的方案相对简单。比如目前主流的圆柱形电池组的新能源汽车,都是直接布置在车身下方,这样可以保证车辆的前后配重即使较重也不会受到影响,但是会影响车辆的离地间隙和车内平台的高度。但是,有些插电式混合动力汽车会将圆柱形电池组放在后备箱下方,通过与前发动机的重量相匹配来平衡整车的重量,但这样一来,后备箱的空就会变得很小。
由于电池的形状不同,三种类型的电池在封装组的安全性和散热问题上也有不同的优缺点。圆柱电池虽然重,能量密度低,但封装时在圆柱之间形成良好的散热空空间,而方形电池则不同。如果不留缝隙,紧密排列在一起,除了散热,单体之间的安全性也很难保证。然而,柔性电池的包装将更加复杂。为了安全,为了保证散热,也为了不失去柔性电池体积纤薄的优势,我们可以想象它在封装和分组上有多复杂。很多车企在包装时都会仔细考虑三类电池设计的成本投入。目前,工艺难度和成本较低的圆柱形电池是现阶段较好的选择。
点评:简单来说,如果方形电池和圆柱电池有相同的行业标准,那么两种电池在应用上的优缺点基本在同一水平上。而柔性电池具有更强的设计灵活性,具有重量轻、能量密度高等更为明显的优势,将成为未来更多车企的首选电池类型。但恰恰相反,对制造工艺的要求明显高于前两者。生产和包装上的额外成本和技术要求,都变相提高了新能源汽车的终端售价。因此,柔性电池的极端优缺点也让一些车企望而却步。目前新能源汽车使用柔性电池的比例最小。说白了,面对成本,更多的企业还是选择与另外两家妥协。
此外,单体电池的类型只是车企选择研发方向的角度之一,封装技术也是尤为关键的一环。目前,一线新能源车企都有自己的电池实验室。他们在供应商提供的电池原型基础上进行二次研发,最后将研究方案推回给供应商,两人共同敲定所需的电池方案。然后,包装工作由自己或供应商完成,最后一步是通过精心的配重布置完成装载。这个过程各方面都有利弊,也是返场企业会选择哪种电池的关键。
●中国电池企业与汽车企业紧密甚至超越,合作共赢。
从单体电池到整车应用,车企和电池公司之间有着密切的合作关系。比如在圆柱电池的应用上,松下和特斯拉保持了多年的技术联盟,美国通用汽车和LG化学也就柔性电池技术达成了技术共识。在此之前,三星SDI还与宝马在方形电池上有过很多技术合作。
电池供应商决定了电池可靠的基础技术,车企的二次研发决定了电池在最终续航、配重、安全三大问题上的表现。ⅲ类电池的核心技术长期被日韩公司掌握,之前已经成为新能源车企首选的电池供应商。近两年来,与国外相比,我国电池和新能源汽车企业不仅电池技术和应用水平大幅收窄,在产能、质量控制和实际应用性能等方面也更有话语权。外国车企选择中国电池企业作为首选供应商已经成为常态。
截至2021年,中国电池企业已具备制造圆柱电池、方形电池和柔性电池的综合技术能力,三类电池的单体能量密度均取得长足进步。近年来,中国电池企业也从圆柱电池、方形电池向柔性电池技术过渡,当代安普瑞斯科技有限公司、李绅、郭萱高新为首的多家公司正在选择采用柔性电池技术路线。
同时,随着国内新能源汽车补贴标准对电池能量密度提出更高要求,软包技术成为实现电池轻量化、高密度的重要手段。今年年初,当代安普瑞斯科技有限公司、李绅、郭萱高新三家承接新型锂离子动力电池项目的企业,均选择了软包电池技术路线,单体电池能量密度达到300Wh/kg。但其对高制造技术的要求也要求相关后市场技术的提升,如外包装铝塑膜的技术和产能、高精度叠片、电解液注入和封装设备技术等。
然而,在走向柔性电池技术的道路上,仍然存在许多实际问题。首先,铝塑膜技术成本高,国内技术水平有限。尤其是叠片技术的控制要高于绕组。质量控制将直接影响电池寿命和安全性。为了保持产能和质量控制的同步增长,电池公司和汽车公司之间的协同努力更加关键。
总结:新能源爆发前,可能会成为一种趋势。
前几年我国新能源汽车的动力电池主要是磷酸亚铁锂中的方形电池,因为当时中国企业拥有的圆柱电池技术和成本控制能力与海外国家相比并不突出。从车企的角度来看,可定制的方形电池更有利于新能源汽车的快速研发和设计。现在,为了取得更快的成绩,当时电池和汽车企业都把方形电池作为过渡技术,但目前圆柱形三元锂电池已经成为新的主流。
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星恒电源问鼎 隐藏冠军终于不再低调
近日,“技领全球 星耀未来,星恒之夜2021品牌盛典”于天津梅江中心皇冠假日酒店盛大举行。来自轻型电动车、锂电池领域的协会领导、专家、合作伙伴以及媒体朋友,共同见证了星恒电源的多项技术成果和新品发布。2020年业绩发布环节,星恒电源董事长兼总裁冯笑分别以销量、装机量、用户数等3组数据,揭示了星恒是如何通过重视市场及终端用户反馈。新品发布环节,天启BMS系统、超锂S7全系轻型车家族产品和高能铁锂新品以及“中国锂电城市伙伴计划”启动,更是星恒对轻型车锂电市场未来发展的承诺。通过产品+服务的“组合拳”,星恒电源正式打响了轻型车锂电普及之战,切实践行“做让老百姓有幸福感的锂电池”这一恒久承诺。
三大业绩实力领先,星恒轻型车锂电池销量摘全球第一
在“星恒之夜”开场演讲中,星恒董事长兼总裁冯笑表示,人类将开启新的、以低碳为主要特征的能源时代,推动生态文明建设,投身其中,是星恒不可辜负的时代使命。
全球电动化的大浪潮之下,锂电产业成为了各国争相布局的领域。在践行17年全球轻型车锂电化的征程中,星恒总结出最朴素的真理:让技术回归用户、让市场定义技术领先。 17年来,星恒做技术一直强调“三个基本原则”:永远从最终用户角度出发、永远从解决关键问题出发、永远从核心材料技术开始研发。从过去、现在、到未来,星恒始终围绕市场与用户进行创新,从“材料研发、电芯设计、工艺装备、PACK技术”等综合实力出发,深耕行业细分领域。正是基于这样的信念和坚守,星恒才有实力书写出今日的辉煌业绩。
其曝光的数据显示:2018~2020年,星恒轻型车锂电池已连续三年实现全球销量第一;2020年星恒锂电池销量达4.95GWh,动力锂电装机量中国排名前三;2020年全球轻型车锂电池销量达到520万组,市占比达32.4%,平均每小时卖出600组星恒锂电池,平均每1分钟就有10人成为星恒锂电池用户。
如此庞大的数据意味着星恒每天为1256万用户的出行保驾护航;日均行驶里程超过2.5亿公里,可绕地球骑行6280圈;每年可减少的碳排放将有1160万吨,相当植树640万棵。
星恒董事长兼总裁冯笑
星恒董事长兼总裁冯笑表示,随着锂电浪潮席卷全球,未来十年将是锂电发展的黄金时代。星恒有幸见证这一伟大时代的到来,也有幸在这一历史洪流中书写属于自己的传奇。冯笑强调,“全球轻型车保有量有7亿辆,而锂电化占比还不到5%,锂电化任重而道远。星恒将全力以赴做好产业链协同,推动中国电动车锂电化普及。”
中国自行车协会理事长刘素文在致辞中说到,适逢电动自行车新国标实施,给产业带来了深刻变化,这些变化蕴含着锂电池前所未有的发展机遇。星恒作为轻型车锂电池龙头,已经树立行业典范。两轮车锂电化势不可挡,未来锂电池将会在两轮车市场做出更大的贡献。
在星恒董事长兼总裁冯笑的邀请下,来自电动自行车行业协会领导、地方自行车协会领导,中国化学与物理电源行业协会领导以及行业大咖共同出席并见证了星恒连续三年获得轻型车锂电池销量全球第一的庆典仪式。
随后高工锂电董事长张小飞博士做了中国电动两轮车锂电池市场回顾与展望,他指出,得益于安全性高、性价比高、稳定性高的三大优势,2020年锰酸锂占比继续提升,2021年锰酸锂仍是中国两轮车锂电第一大技术路线。星恒近三年一直位居国内轻型车锂电池第一位,且占比超过40%,就市场格局而言,轻型车锂电池市场第一梯队格局稳定,第二线梯队企业竞争格局变数较大。
在张小飞看来,产品的成本管控、服务网点建立与布局、产品质量保障、多样化产品研发定位、市场进入优先性将是轻型车锂电池企业未来的核心竞争力。
行业大咖竞之道咨询公司董事长陈名友先生也进行了全球轻型车锂电市场趋势发布,在分享中,他重点分析了轻型车锂电市场的八大转变趋势,并建议行业参与者应提前布局以投资的心态做锂电。锂电目前还处于成长期,厂家、经销商、门店的第一要务不是争蛋糕,而是做大蛋糕。
合三大领先技术+服务,星恒扛起轻型车锂电普及大旗
作为“星恒之夜”的重头戏,以“技领全球”为主题的新品发布颇受关注。作为一直致力于创新技术研发的锂电企业,星恒认为,技术领先的价值和意义在于,将实验室的创新科技切实转化为市场需要的“爆款”产品,应该“让市场发声”、“让产品代言”。在星恒之夜的品牌盛典上,星恒有三大发布重磅亮相,并推出新举措赋能产业链,为锂电行业注入了全新动力。
1. 轻型车专属电池管家——星恒天启BMS系统发布
盛典现场,星恒重磅发布了天启BMS系统,打造从硬件保护板到全系列智能电池管理系统的全面升级。这套BMS系统是星恒集合了17年大规模锂电池集中充放电的管理经验、超1800万组锂电池运行实时数据管理能力的结晶,是当之无愧的全球第一。天启BMS系统拥有神算子数字系统、马拉松续航系统、防火墙安全系统等三大技术应用。
BMS神算子数字系统通过升级SOC来实现对电量、电池状态、电池故障的追踪与精算,极大程度上提高了电芯产品的充放电效率与可靠性,采用在线自学习算法实现了电池包全生命周期、全工作温度范围,全工况条件下SOC的精准估算误差3%以内,并保障全工况验证SOC的可靠性与稳定性。马拉松续航系统:采用高效的均衡方案,可显著提升电池组能量利用率,改善电池寿命;BMS具有多种低功耗工作模式,有效减少搁置时电量损耗,电能利用率提升20%以上。防火墙安全系统:做到全方位安全防护。重点解决电池安全监测防护、三级功能安全保护、BMS失效自检、充放电共口设计、放电口智能控制、抗充电器滥用、抗电磁干扰等7大应用场景痛点。
2. 完美电池 定制化应用——超锂S7全系列轻型车家族产品上市
超锂S7电芯产品采用了动力型锰酸锂+混合三元材料+关键CA三相复合技术,在完美继承了锰系锂电优越的安全性、低温放电性能、电压平台、成本优势之外,还在常高温循环寿命、高温放电、荷电与恢复能力、能量密度上均取得大幅提升。
经历了27个月加冕之路的超锂S7电池组产品, BMS全面升级为新发布的天启BMS系统,形成从硬件保护板到全系列的电池管理系统,电池会更加精准、智能、安全;同时升级了PACK工艺,如防摔防蹭的高强度PC+ABS塑壳、IPX7电池防水、抗震抗摔的高强度夹紧设计及耐3000次插拔的放电插件等,让电池更加安全耐用。
超锂S7家族新品,将为客户和消费者提供9大服务与保障:免费升级超锂S7、汽车通用电芯、升级天启BMS系统、消费者质保三年、两年内免费换新、-20度至55度放电90%、最长28天闲置不跑电、骑行18个月不衰减、可支持客户定制。据悉,电动两轮车国标民用系列、商用系列、电动两轮车电摩、三轮系列都将陆续上市。
值得一提的是,超锂S7电池组产品还将根据客户需求推出定制化服务,如:长寿版(可质保5年),长跑版(里程再提升15%),动力版(动力再提升30%),快充版(最大可支持1小时充满80%,2小时充满100%)等。
3. 十年进阶,星恒高能铁锂新品上市
一直以来,星恒以锰系多元复合锂技术著称。鲜为人知的是,星恒的铁锂电池,早在10年前已应用于海外新能源乘用车、邮政车、物流车、休闲车、叉车等领域。这次推出高能铁锂电池更是十年进阶,新产品全方位改善传统铁锂的低温性能,拥有优越的循环寿命和卓越的荷电保持与恢复能力。
具体来说,星恒高能铁锂改善了传统铁锂的短板。首先,它有优越的循环寿命,电芯3000次循环,电池组实现2000次循环;其次,它有优异的低温性能,在-20℃低温下,电芯放电80%,电池组放电85%;第三,它有卓越的荷电保持与恢复,可达到28天0衰减。而复合导电剂与复合型人造石墨等新型材料的应用,让星恒高能铁锂电芯产品在拥有优异的循环性能与低温性能同时还能实现142Wh/kg~156Wh/kg的能量密度。
星恒新一代高能铁锂产品瞄准叉车、物流车、低速四轮、电动两轮和电动三轮车等特殊化场景与品类应用,目前,星恒37192 LFP、21115 LFP型号已上市,15119 LFP、17119 LFP系列分别于2021年第二季度陆续上市。
4. 赋能产业链,星恒启动“中国锂电城市伙伴计划”
渠道和终端用户的适时反馈,将有助于推动围绕市场和用户的技术创新。面向终端,星恒将开展“城市伙伴计划”专业助攻行动。通过“锂电训练营”在品类宣传、新品推广、导购训战、锂电经营和服务提升等多个层面为经销商分享锂电经营之道;面向用户,“锂电体验营”将直达其中,倾听他们的心声,实现0距离沟通。据悉,锂电城市伙伴计划将于5月启动,在深圳、广州、杭州等11个锂电核心城市巡回,预计培训经销商超2000人,服务客户800人次和征集体验用户3000人。
肩负重任再出发——让锂电创造更美好的出行生活
星恒在电动轻型车领域已经取得了有目共睹的辉煌成绩,到2021年3月底,轻型车锂电池累计销量将超过1800万组。随着锂电浪潮席卷全球,未来十年将是锂电发展的黄金时代,星恒将大有可为。星恒电源董事长兼总裁冯笑亦表示,在全球锂电狂欢之路上,星恒将始终保持清醒,不忘初心,需要心中有梦想,脚下有力量,未来才有方向,星恒会永远从用户角度出发,做让老百姓有幸福感的锂电池。
电动车能跑2000公里?干掉燃油车的是它
又到了电动车的“自燃季”了吗?据不完全统计,仅4月至5月,全国已曝光的电动车自燃事件就多达8起,再次考验了人们对电动车安全的信任度。关于电动汽车安全性的问题,归根结底是关于动力电池的问题。面对储能少、自燃风险大、充电慢、回收难的重大缺陷,一款颠覆性的电池产品才是人们真正需要的。
什么是颠覆性的?与其每年“挤牙膏”让技术进步一点点,不如把电动车和燃油车的便利差距缩小到零。这个颠覆是指最近备受关注的蜂巢能源的“无钴”电池吗?是以 特斯拉 为代表的“高镍低钴”三元锂电池吗?还是以 比亚迪 为代表的磷酸亚铁锂“刀锋”电池?回答:都不是。今天,我们就来揭秘动力电池江湖隐藏的“老大”。
“镍锰酸锂电池的本质是镍取代了尖晶石锰酸锂中的部分锰,尖晶石锰酸锂具有与锰酸锂相同的晶体结构。早在20年前就有人研究过。”一位行业研究员这样说。无论是蜂巢的锂镍锰氧化物电池,还是比亚迪的磷酸铁锂电池,虽然它们的能量密度有所提升,但在材料上并没有根本性的改变,而是在结构上有了很大的突破。这些技术进步得到了行业的高度认可,但作为一种产品,仅仅让消费者“惊艳”是不够的。
■固态电池是您想要的“惊人”选择。
根据“中国制造2025”规划,锂电池的能量密度到2021年将达到300Wh/kg,到2025年达到400Wh/kg,到2030年达到500Wh/kg。目前市场上无论是哪种电池,依靠现有的材料技术都很难实现电池单元能量密度高于350Wh/kg的目标。即使是特斯拉的21700三元锂电池,能量密度也只有300Wh/kg左右。
2021年诺贝尔化学奖得主古德诺神父曾说过:“你需要的是一步一步的,而不是一个增量。”在他眼里,这一飞跃就是“固态电池”。什么是固态电池?清华大学的一位研究生曾经用红豆饼生动地回答了这个问题。
“我喜欢吃红豆饼。刚开始只是觉得好吃。突然有一天,我意识到红豆饼是两种固体的完美结合。当时我每天都在做固态电池的研究,我想做一个这么近距离接触的界面,但没想到最好的例子出现在饭桌上。”他说。
在传统的锂离子电池中,隔膜和电解质占电池体积的近40%,质量的25%,而固体电解质取代电解质后,正负极之间的距离减小到几微米。电池的外形也从圆胖变得更薄更平,就像红豆饼一样。
条条大路通罗马,但有些人生在罗马。即使是半固态电池,能量密度也能达到350Wh/kg以上,完全“吊打”了现在的锂离子电池。随着液体电解质含量的逐渐降低,全固态电池的能量密度可以达到500Wh/kg以上。这意味着,如果将市面上的600公里锂离子电池组换成全固态电池,电池续航将达到2000公里以上,所谓的电动车里程焦虑将不复存在。
"固态电池将是三元电池的颠覆者."工信部培训中心汽车专家张翔曾表示,固态电池将成为电动汽车取代传统燃油车的武器。
全固态电池不仅能量密度突出,而且不易燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等。安全性更有保障,即使在高温下也不会着火。另外,在回收方面,全固态电池只能通过“干法”回收。也就是说,电池内部的有效成分是通过粉碎的方法提取出来的,这也解决了目前动力电池回收难,容易产生废液的问题。
■不少企业已悄然进入“军备竞赛”阶段
说了这么多固态电池的闪光之处,你一定在想,这么好的“神仙”产品很快就要量产了!事实上,为了实现动力电池行业未来的发展规划目标,固态电池已经悄然进入“军备竞赛”阶段,其中丰田是最出色的海外公司。如果不是疫情,丰田早就在2021年东京奥运会上亮相其固态电池电动车,但真正的量产可能要等到2025年。
“丰田固态电池是基于e-Palette概念平台开发的”
为什么今年夏天日本固态电池“早熟”?电气化浪潮之初,各大汽车厂商纷纷推出纯电动汽车,但丰田在这一领域的表现并不积极,因为它在等待自己固态电池的成熟。丰田官方发言人加贺·多伊表示,丰田希望在20世纪20年代初将全固态电池商业化,从而弥补丰田与日产、特斯拉等电动车龙头企业的差距。
这不是一个空的想法。其实早在2021年,丰田就拿整个集团的心血去研究全固态电池。从成果来看,丰田在该领域的专利占全球固态电池专利的13%,是全球固态电池专利数量最多的企业。开个玩笑,丰田汽车免费开放了5680项汽车使用氢燃料电池的专利,此后又免费开放了23740项混合动力汽车相关技术专利。那么“大方”的丰田为什么不开放固态电池的专利呢?这很耐人寻味。
另一个有趣的案例,戴森最近展示了他被遗弃的代号为“N526”的电动汽车。戴森果断停止了造车项目,因为造车成本太高。值得一提的是,虽然戴森放弃了制造电动汽车,但他投入了25亿英镑用于固态电池及相关技术的研发。可见,固态电池的“金矿”也吸引了跨界玩家的参与。
事实上,从汽车产业链到电子电器产业链,甚至很多固态电池初创企业,都在全力抓住固态电池领域的机遇,获取市场份额。
从国内整体情况来看,部分企业也已进入固态电池试点阶段,2025年前可能实现固态电池量产。其中,以蔚来、天际、爱知为代表的中国新汽车品牌在固态电池布局上较为活跃。
■动力电池江湖将被颠覆
任何美好的事物在诞生之前,都要经过血与火的锤炼,固态电池的道路并不总是一帆风顺的。
关于实验室研究与产业化的区别,中国科学院院士南策文有一句经典的论述:“研究中追求1%的可能性和可行性,可以通过试错来创新;业界追求的是99%甚至100%的可靠性和一致性。各方面都要慎重考虑。有必要将1%改为99%甚至100%。中间有一个转化的桥梁和过程,需要逐步完善,直到完全可控。”业内专家预测,半固态电池可在2025年左右实现量产,全固态电池可在2030年左右实现商业化。
在固态电池真正量产之前,主流的三元电池、磷酸铁锂电池,甚至新型的镍锰酸电池都会在过去5-10年内占据主导地位。但是一旦固态电池量产,整个动力电池就会天翻地覆。
首先,一旦全固态电池量产,被锂离子电池诟病的安全和续航问题将不再是障碍,真正拉开电动汽车取代燃油汽车的帷幕。
其次,全固态电池的上游正负极材料、固体电解质、设备和制造都将发生变化。这不仅会给新玩家一个机会,还会狠狠的揍原玩家一顿。
最后,要实现电池的商业化,需要在规模和成本之间达到完美的平衡,使用的材料不应该昂贵和稀有,并且有可能实现大规模应用。但据汇能科技估算,当量产规模达到20GWh时,全固态电池组的成本将降至三元锂电池组的98%,将起到替代作用。
编辑有话要说:
科技进步的力量是无穷无尽的。当电池技术解决了电动汽车续航不足、充电慢等问题,电动汽车自然可以取代燃油车。目前离我们最近的新电池技术应该是目前最流行的“无钴”电池,但真正意义上更深层次的技术创新可能是全固态电池。全固态电池将在未来几年拨开乌云,我们也期待中国汽车品牌能给我们带来惊喜。 @2019
在哪里可以学锂电池制作?
锂电池制作是一种新工艺技术,需要学习广泛的专业知识和技术。
建议找专业锂电池人士,或者专业的工厂学习,别忘了不要被所谓的培训班所忽悠。也可以点我了解。