本文目录一览:
- 1、如何推动锂电产业的发展
- 2、锂电池培训后得心得体会
- 3、第八届中国国际电源科技产业发展高峰论
- 4、其鲁:电力储能势在必行 离网式锂电池储能与发电前景被看好
- 5、蜂巢能源-陈少杰:《全固态锂电池技术研发挑战与思考》
如何推动锂电产业的发展
我国锂离子电池行业发展机遇与挑战并存
手机、电动车、电动工具、数码相机、平板电脑、可穿戴设备等快速发展,需要使用锂离子电池的产品和场景也越来越多。据前瞻产业研究院发布的《中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》统计数据显示,2018年对应的动力电池市场规模为820亿元,同比增长13%,增速远小于出货量增速,主要系2014年以来动力电池价格保持年均20%左右的下滑速度,2018年底容量型动力电池均价为1.15~1.3元/Wh,较2017年底降幅超过20%。出货量为65GWh,同比增长46%。由于锂电池生产厂家在技术上的革新,性能和安全性的提升,人们对锂电池的需求仍会不断增长,预计到2024年,我国锂电池行业市场规模将超过1500亿元。
2016-2024年我国锂离子电池行业市场规模统计情况及预测
数据来源:前瞻产业研究院整理
2016-2018年我国锂离子电池出货量、装机量统计情况
数据来源:前瞻产业研究院整理
当前我国锂离子电池产业承接了全球市场的转移,发展迅速;总体规模持续扩大,目前上下游联动,产业链逐渐成熟;产业结构调整助推各地积极布局,国内龙头企业加速崛起,“强者恒强”。
目前我国长三角、珠三角、京津冀等地已成为锂离子电池产业的集聚区,由于高端锂离子电池技术壁垒较高,未来以北京、江苏、上海等为代表的技术密集型区域将在现有技术领先的基础上,继续保持着高端电池材料的垄断地位,并随着新能源汽车对动力电池性能要求的提升,优势将更加明显。
尽管锂离子电池行业发展前景较好,制约锂离子电池产业发展的瓶颈不容忽视。如在安全技术瓶颈方面,忽视安全结构设计,热失控现象频发;制造工艺达不到高质量产品要求,电池组一致性问题需完善;成本居高不下,材料核心技术待突破;标准体系缺失,亟待加快制修订工作;市场秩序混乱,企业无序竞争严重;安全监管职责不到位,行业管理作用尚未得到有效发挥;绿色制造,智能制造刚刚起步,需要加快引导。
两大规范文件亮点分析——重技术创新和智能、绿色制造
此前的《锂离子电池行业规范条件》和《锂离子电池行业规范公告管理暂行办法》于2015年由工信部发布。本次修订是在我国锂电行业经过3年多时间发展和实践的基础上,两个规范文件的首次修正。那么,修订有哪些亮点?
其中,新文件的一大亮点是由原先的重产能转向重技术创新,删减了2015年版本中对产能的要求,如电池年产能不低于1亿瓦时,正、负极材料年产能均不低于2000吨等;新增了多条对技术创新的要求,如研发经费不低于当年企业主营业务收入的3%,鼓励企业取得高新技术企业资质或省级以上研发机构、技术中心等。
新文件不但对企业的生产规模和工艺技术进行了重新规范,用词也更科学准确。如“电池正负极材料中磁性异物及锌、铜等金属杂质的检测能力”,用“磁性异物”替换了2015年版本中的“铁”,符合行业对锂离子电池新材料的研发和利用。
第二大亮点是对生产企业检测能力和质量管理要求的提高。“在检测方面,新文件增加了企业应具有产品质量检测能力,并对应达到的要求进行了明确规定。”孙伟说,如规定锂离子电池制造企业应具有符合标准规定的电池循环寿命、高低温放电等电性能检测能力等,并对材料企业的检测能力进行了规范。
如文件中,对电池正负极材料中磁性异物及锌、铜等金属杂质的检测精度由“不低于1ppm” 升级为“不低于10ppb”,要求提高了上百倍。这不但是对检测的要求,也强调了质量管理体系,比如要能识别生产过程中“磁性异物和金属杂质超标”等。
第三大亮点是,新文件内容更科学、具体,特别是删除了细枝末节的技术指标,取而代之的是智能制造、绿色制造的内容。
新文件鼓励企业“促进自动化装备升级”,打造绿色供应链,建立以资源节约、环境友好为导向的采购、生产、营销、回收及物流体系,促进供应链中的利益相关方遵守行业标准与规范,落实生产者责任延伸制度,建立废弃锂离子电池回收处理体系;并鼓励企业参照《绿色工厂评价通则》(GB/T 36132)等要求,建设绿色工厂。特别对环境保护方面进行了重新规范,强化了先进设备对节能环保的作用。如不得使用国家明令淘汰的严重污染环境的、落后用能的设备;强调社会责任,鼓励“履行社会责任,到贫困地区投资兴”,这与国家的扶贫政策紧密相联系。
规范文件引导行业健康有序发展
我国锂离子电池行业一直处于“优质产能不足”的状态,如在动力电池领域,前十强之外的动力电池企业共计拥有约13%的市场需求量,但却占据行业总产能的约55%,其中大部分属于低端产能,其产能利用率仅约为10%,拉低了行业整体产能利用率指标。尽管本次出台的《锂离子电池行业规范公告管理暂行办法》中,适用企业从事范围中刨除了“新能源汽车用动力电池”,但是在2016年,动力电池在锂离子电池产量中占比为45.08%。
上海交通大学汽车工程研究院副院长殷承良认为,继铅酸、镍氢等技术更迭之后,目前锂离子电池正在蓬勃发展,但我国近200家的动力电池企业规模也太过庞大,非常需要并购和整合。
2018年前三季度业绩报显示,我国中小电池企业出现了大幅度的亏损。新文件尽管没有把新能源汽车使用的动力电池包括在内,但业内人士均认为,这必将会对车用动力电池行业的发展和规范产生影响。
“对于锂离子电池行业来说,新文件对安全、智能制造等问题做了明确规范,这有助于锂电池企业从无序竞争到有序竞争,健康发展。”孙伟说,由于规定的内容更具体,更具有可操作性,智能、绿色制造的概念更明确,这也明确了企业的发展方向,并在发展过程中“有章可循”。
锂电池培训后得心得体会
锂电池是近几年才出现的新生事物,也是电池领域的一场革命性成果。以此有很多东西可写。
可以从优点、动力特性、充电特性、制作材料使用、种类、适用场合、发展前景等方面论述。
第八届中国国际电源科技产业发展高峰论
第八届中国国际电源科技产业发展高峰论坛暨2008国际动力电池与电源系统技术研讨会
同期主要活动:
第三届中国国际建设环境友好型社会成果展览会
——中国国际太阳能、光伏照明工程与清洁能源技术展览会
中国动力电池电源系统装置技术标准研讨会暨标准工作会议
第四届中国国际电源产品设计大赛颁奖晚会暨联欢招待晚会
会议地点:北京•
会议时间:2008年12月18-20日
支持单位:国家发展和改革委员会
中华人民共和国工业和信息化部
中华环保联合会
机械科学研究总院
主办单位:中国电子商会电源专业委员会
机械科学研究总院先进制造技术研究中心
中国北京电源行业协会
承办单位:北京中电源会展服务中心
指定专业媒体:《中国电源博览》《化学与物理电源系统》
指定专业网站:中国电源门户网()
依据国家发展和改革委员会办公厅(发改办工业[2008]1242号)文件《关于印发2008年行业标准计划的通知》的要求和精神,中国电子商会电源专业委员会将在电源领域内就“动力电池与电源系统”七个相关基础标准进行标准组织与制定、起草工作。
为了配合动力电池与电源系统基础标准的制定及开展,由中国电子商会电源专业委员会、机械科学研究总院、北京电源行业协会联合主办的第八届中国国际电源科技产业发展高峰论坛暨2008国际动力电池与电源系统技术研讨会,将于2008年12月18-20日在北京举行。同期将召开:中国动力电池电源系统装置技术标准工作会议。
在国家“863”等科技项目重点支持和市场需求的双重推动下,动力锂电池产业发展势头良好;单体动力锂电池已经基本具备推广应用的条件。然而,当前动力锂电池电源系统发展的主要问题是:动力电池成组后安全性和使用寿命显著下降,甚至频繁发生电池燃烧、爆炸等严重事故。造成上述问题的主要原因是动力锂电池成组技术、成组应用技术和设备研究滞后;实现动力锂电池系统集成,为用户提供动力锂电池系统集成技术和产品,是解决当前面临的问题,推动动力锂电池发展的重要课题。
因此,本届论坛将以“绿色、环保、节能、高效”为主题,汇集现有优势资源,以采用优化和集成创新的为发展路线,以动力锂电池系统标准化研究为基础,以标准化动力电池模块和典型系统集成为重点,以为用户提供系动力锂电池系统集成技术和成套系统为目标,推动我国动力电池与电源系统产业快速发展。
一、 主要议题(征文范围内容):
高层论坛议题:
节能减排,汽车行业的社会责任
技术创新与汽车工业的可持续发展
加强多方合作,促进新技术的市场导入
专题1:政策法规与示范推广议题:
国内外代用燃料汽车和新能源汽车政府发展计划
国内外各种代用燃料汽车和新能源汽车示范项目最新进展
节能与新能源汽车技术评价
国内外节能与新能源汽车相关政策法规的研究制定情况
专题2:纯电动与混合动力汽车议题:
纯电动轿车/客车整车技术
纯电动汽车整车技术
混合动力汽车多能源动力总成技术
plug-in混合动力技术
发动机怠速停机技术
制动能量回馈技术
专题3:燃料电池汽车议题:
燃料电池整车技术
燃料电池寿命、可靠性研究
燃料电池快速评价体系研究
质子交换膜应用技术
三合一膜电极技术
氢气制备及高压供氢技术
专题4:代用燃料议题:
第二代生物燃料技术
生物柴油技术
各种燃料全生命周期评价
各种燃料车辆适应性研究及燃料标准
专题5:车用驱动电机议题:
电机综合设计匹配技术
电机控制器工程化技术
电机控制器大功率逆变器技术
电机、动力系统一体化技术
电机性能、寿命、可靠性及测试评价技术
电机参数监控及传感器技术
专题6:车用动力电池议题:
新型车用动力电池技术
动力电池综合评价技术
新型车用超级电容器技术
动力电池材料研究
电池成组技术
专题7:代用燃料汽车议题:
单/双燃料天然气发动机技术
氢燃料内燃机技术
灵活燃料发动机技术
天然气汽车加注站成套设备技术
二、 论文征集(大会《论文集》将由中国国家图书馆中文论文文献永久收藏)
经专家评审,评选出的优秀论文将纳入活动论文集并在大会上进行宣讲。此外,优秀论文还将被推荐到国内权威专业核心期刊正式公开发表,大会《论文集》将由中国国家图书馆中文论文文献永久收藏。欢迎国内外专家学者踊跃提交论文!
1. 撰写论文请围绕专题会议的主要议题;
2. 论文应提交电子版,电邮至组委会邮箱: xiehui@cpsa.com.cn huiyuan@cpsa.com.cn;
3. 提交论文时附英文摘要;作者照片;简历;联系地址、电话(手机)。
三、 论文提交日期
截止日期:2008年11月20日
四、 论坛注册及收费
1. 论坛注册及收费请参见;
2. 注册费包括:会议论文集、12月19日晚宴、午餐、展览会门票;
备注:组委会可以协助预订酒店。
地址:北京市宣武区白纸坊西街22号都市晴园大厦606-1室 邮编:100054
电话:010-63531554 63574972 83526510 传真:010-83557648 83526510
联系人:张凤婷 刘维 张洋 高娇娇
展览会官方网站:中国电源门户网
E-mail:xiehui@cpsa.com.cn huiyuan@cpsa.com.cn
其鲁:电力储能势在必行 离网式锂电池储能与发电前景被看好
电池百人会-电池网5月9日讯(张倩 宋小剑 河南遂平报道) 据不完全统计,2018年以来,已发生的新能源 汽车 自燃或爆炸问题已有近50起。由于持续“发烧”,电动 汽车 安全性问题近期高度敏感。人们开始进一步认识现有锂电池的循环使用寿命与能量密度的关系。
据2017年以来新能源 汽车 的起火事故分析统计,充电场所是起火的高发地,占比达50%。在北京大学其鲁教授看来,起火事故的原因中,动力电池自燃占比为31%,主要因为锂电池材料选择不当以及电池本身的质量问题。
此外,近年一些能量密度高、续航能力强的电池受到盲目追捧,也悄然埋下安全隐患。其鲁表示,追求高能量密度固然没错,但必须对能量密度和安全性进行综合考虑,因为随着能量密度的提高,热失控几率呈大幅上升趋势。还有, 汽车 碰撞时,电池组发生变形,导致电池隔膜被撕裂并发生内部短路,易燃电解质泄漏最终引发起火。
其鲁称,电动 汽车 的设计始终是问题的核心,因为在行车或充电过程中,电池要工作就要产生热量,但截止目前看不到一个给锂电池迅速散热的好方案。
5月9日下午,在河南遂平召开的电池百人会企业家“问道”嵖岈山暨中关村新型电池技术创新联盟第一届理事会第八次会议上,其鲁发表了题为《论加快凝聚打造与发展储能锂电池创新产业技术的必要性及其意义》的主题演讲。
针对如何合成电化学性能良好的锂电池材料,其鲁认为,应选择合适的化学合成方法,准确确定化学组成、利用先进的物理化学方法与技术改善材料的性能(表面与颗粒等物理性质)。同时,还需测试材料的电化学性能、建立合适的材料性能评价方法与体系,初步研究材料的锂电池循环充放电稳定性与安全性。
此外,会上其鲁还分享了近期锂电池在电力储能方面的应用前景。“在国内,光伏与风电成本已经低于0.3元RMB/kWh,部分地区的夜间电力价格低于0.1RMB/kWh,大规模电力储能势在必行。为解决峰谷电力和 限风 与限光伏问题,国家电力在计划投资数百亿建立提水调峰电站。此外,还有几项兆瓦级新型锂电池储能电站正在设计中,迫切需要性价比良好的大容量锂电池及可行的设计方案。”其鲁认为,离网式锂电池储能与发电前景被看好,性价比良好的锂电池有望进入 汽车 的启动电源市场。
(以上内容未经发言者本人审阅,仅供参考。)
【电池百人会“问道”活动】
5月9日,由中关村新型电池技术创新联盟、电池百人会联合河南惠强新能源材料 科技 股份有限公司主办,华夏幸福基业股份有限公司赞助支持的电池百人会企业家“问道”嵖岈山暨中关村新型电池技术创新联盟第一届理事会第八次会议顺利召开,行业专家及企业家深度分享了在后补贴时代动力电池企业如何瞄准差异化市场高质量发展,共同探究3C消费类锂电池市场,储能和梯次利用的难点和解决的办法,小型动力电池在智能家居、无人机、电动工具等行业的应用,新能源专用车(港口、机场、市政园林、物流等)的市场动态、分析和产业风向等。
电池百人会“问道”系列活动为企业家俱乐部活动,旨在为企业家们深入交流行业热点话题,探讨电池产业链最新技术研发方向和市场动态提供交流平台和资源。活动主要形式为互动交流活动、参观+游览、主题演讲+开放式讨论。参会嘉宾主要为中关村新型电池技术创新联盟理事会成员单位企业家代表、电池百人会企业家俱乐部成员单位代表、电池网部分年度客户代表、“问道”活动举办地政府领导及电池产业链行业企业/机构代表等。企业家们通过游览观光当地风景和深入当地新能源新材料产业链企业参观调研,问企业生存之道,问电池新能源行业持续发展之道。目前已在青岛及辽源等地举办过“问道”崂山、“问道”长白山、“问道”金沙滩等活动。
蜂巢能源-陈少杰:《全固态锂电池技术研发挑战与思考》
7月7日,2021中国国际锂电产业大会(简称金砖锂电论坛)在上海 汽车 会展中心顺利召开。本届金砖锂电会议为期两天,主题为以“新技术、新应用、新发展”为主题,采用“会议论坛+展览展示+体验营销”三位一体的创新模式,多项重点活动同期同地举办,充分协同联动,品牌效应和影响力大幅提升。
蜂巢能源 科技 有限公司的固态电池研发总监-陈少杰出席论坛并发表主题演讲——《全固态锂电池技术研发挑战与思考》。
以下为演讲实录:
各位专家、各位老师,上午好!非常荣幸有这个机会和大家分享和交流,因为之前我很长一段时间在中科院工作,后面加入了蜂巢,所以接下来我将结合这两个工作单位的工作经验,同大家进行汇报。
一、背景介绍。
固态电池主要是有几方面的优势:
1、固态电解质替代了易燃易爆的电解液,所以它相对比较安全。
2、固态电解质的非流动性,可以实现电芯内部的串联、升压,一方面可以降低电芯的包装成本,另一方面可以提升体积能量密度。
3、因为它比较安全,所以在PACK层级可以不用或少用冷却系统,进一步提高空间利用率,它也被认为可以匹配更高压的正极材料,同时可以使锂金属负极成为可能。
正因为它有这些优点,所以国内外对技术展开了广泛的研究,就全固态技术而言,最具代表性的企业有丰田、三星等。
从专利的申请趋势来看,其实70年代开始,欧洲和美国率先在聚合物电解质方面开始了申请。2000开始,大规模的申请在无机固体电解质材料方面,主要是在日本。
中国是2010年以后才有无机固体电解质的大规模申请,近几年也呈现爆发式的增长,可见技术的热度。
在产业界也呈现了对该技术的高度热情和关注,一些非常著名的公司、伟大的公司,包括丰田、大众、福特、宝马、奔驰等等,都对该技术进行了投资和布局,丰田更是计划这个月在东京奥运会展示装有全固态电池的概念车。
回过头来看,固体电解质的类型目前研究比较多,并且有产业化尝试的有三类:硫化物、氧化物、聚合物。
室温电导率方面,硫化物比较高,氧化物次之,聚合物最低。
二、聚合物电解质体系全固态电池。
聚合物最具典型的代表是PEO类,通常认为氧原子和锂离子络合解离再络合的形式进行传导,PEO具有比较高的结晶度,所以室温下自由移动体积比较小,通常电导率比较低,只有10的负6次。
常用的改性方式是通过加入无机的填料,包括导离子的快离子导体,以及不导离子的惰性填料。
通过引入无机电质可以形成两方面的效益:
(1)通过路易斯酸碱理论可以提高锂离子的迁移数。
(2)形成交联中心,降低PEO洁净度,提高电导率以及机械性能。
这方面之前做过比较多的研究,整个来看电导率大概可以达到10的负4次水平。
除了无机的复合,也可以通过分子结构的设计层面来对它进行改性,通过交联、接枝、共聚等等,形式上可以采用热固化、光固化的形式。比较遗憾的,目前电导率还是没有超过10的负3,尤其在室温条件下。
在聚合物全固态原型锂电池的验证方面,曾经我们也做过一个工作,拿磷酸铁锂的极片表面直接涂布共聚的小单体,利用光或热进行固化,来构建正极和电解质一体化的结构,降低界面阻抗。
比较遗憾的,电解质的电导率比较低,软包电池只能在60度下面才有比较好的电池性能,进一步也利用聚合物的非流动性来验证和实现了内串结构。确实可以一个包装,一个电芯封装内实现内部升压。
在产业化方面,涉及比较多的就是薄弱雷(音)技术,包括三千辆的出租车,以及最近在梅赛德斯、奔驰上电动公交车上的应用,他们采用的生产方式主要是挤压成形,进行卷对卷大规模的生产。
整个电芯采用磷酸铁锂为正极,PEO为电解质,金属锂为负极,整个电池模组上不需要冷却系统,整个电芯工作是在60-80度下才能工作,事实上在这个温度下,聚合物属于一种熔融状态,所以缺乏一定的机械强度,最近因为发生了一些绝缘短路的事件,进行了召回。
总体而言,聚合物的优势在于分子结构设计比较灵活,想象空间比较大。另外它的工艺比较简便,对兼容稳定性比较好。
具备挑战是锂离子的传输性能不够高,尤其是窗口比较窄,在锂离子输运机制、动力学和宏观性质的基本认识还存在着一些问题。
三、氧化物电解质体系全固态电池。
在座有很多专家,我说得不对还请指正,氧化物主要类型是钙钛矿型、NASICON型和石榴石型。
钙钛矿型典型的代表是LLTO,通常离子电导率比较高,缺点是对金属锂接触不稳定,锂可以把四价钛还原成三价。
NASICON的典型代表是LATP、LAGP,通常电导率只有10的负4次,但是稳定性比较好,而且电化学窗口比较宽,同时粉体比重相对比较轻。它的缺点也很明显,电导率比较低,而且做成陶瓷电解质薄弱韧性不足,对锂不稳定。
LLZO是典型的石榴石型的代表,电导率比较高,可以达到10的负3次,电化学窗口也比较宽。但是合成价格比较高,另外比重比较大,而且片材比较脆,空气中也会有些副反应。
蜂巢能源在氧化物方面,包括粉体和陶瓷片也有积累,进行了相应的研究,在氧化物全固态锂电池验证方面做过一个工作,拿LAGP陶瓷片作为电解质隔膜,同时正极用磷酸铁锂,负极用金属锂,并用PEO进行保护。
整个电池在60度工作温度下,有非常好的循环,但是这里要提到一点,陶瓷片如何做薄,把比重减轻是非常大的技术挑战。
在产业化方面,氧化物主要还是日本、韩国有比较多的研究,主要他们在微型器件上,包括传感器、电脑芯片等方面都有一些全固态电池的应用。
当然TDL公司也采用有机、无机复合的方式来制造软包电池,也可以制作2安时、4安时的软包,但是电芯需要在温度比较高的环境下进行工作。
右边的图是前段时间非常火的Quantum Scape技术,技术的核心是把陶瓷片做薄,做得基本可弯曲,单片电池表现出非常好的电池性能。
我认为电池要做大还是有一定的难度,所以整体而言氧化物稳定性是非常好的优势,存在的挑战是室温电导率比较低,颗粒比重比较重,成膜性不好,部分对空气敏感,而且堆叠技术存在一定的困难。
四、硫化物电解质体系全固态电池。
硫化物电解质有Thio-lisicon(音)体系,通常分为三元体系、二元体系。
1、三元体系。
以硫化锂和五硫化二磷以外,再引入第三种组分,通常是硫化锗、硫化硅、硫化锡、硫化铝这些材料,可以构建三维离子通道,导电率比较高。
但是硫化锗、硫化硅这些材料非常昂贵,一克要四五百块钱,而且很多公司由于储存的问题已经停产,所以个人认为这类材料要产业化,可能成本控制上会是比较大的挑战。
2、二元体系。
二元体系顾名思义以两种原材料:硫化锂、五硫化二磷,硫化锂占硫化物电解质成本达到70%以上,甚至达到90%,所以从这里可以思考,如何把硫化锂的用量进行减少,来进一步控制成本。
3、硫银锗矿。
最具典型的代表就是锂六磷硫五氯,三星和日立造船公开的报道,都是采用了该种电解质。
制备方法上,通常有球磨法、熔融萃取法、液相法,以及最近的气相法,我觉得这些都是非常好的进展,可以进一步从放量制造的工艺上降低成本。
最后要提到一点是硫化锂的合成优化,事实上由于整个产业链没有形成,大家对硫化磷的合成方案没有进行过多的关注,实际上硫化锂有很多种合成方案。
从电解质材料降本的维度思考,一方面可以从原料硫化锂合成方案进行优选,以及达到规模化,完全可以做到9000元每公斤以下,进一步结合电解质组成设计的优化,把成本再降到5000元每公斤以下,进一步利用规模化效应降到100万每吨以下是完全有可能的,这是成本控制方面的思考。
当然还有个稳定性,我们都说硫化物不稳定,实际生产过程中我们就要有面临溶剂的稳定性,包括干房的稳定性。
我们以前的工作表明通过非极性溶剂的选择以及元素掺杂,能够一定程度上进行改善。
还有对锂稳定性,二元体系比三元体系更加来得稳定,因为它是可逆反应。另外通过材料的改性,比如碘化铝掺杂314(音)体系,也可以显著提升稳定性,同时也可以通过界面改性,包括锂金属的保护等等手段,都可以进行相应的改性。
产业化方面,对外报道比较多的是Solid Power,采用传统锂电池的制备方式。按照他们的说法,他们把注液、化成和排气制成设备和场地全部减下来,计算出来的成本可以降低34%。
因为固态电芯相对比较安全,所以PACK层面不需要冷却系统,也可以相应降低9%,整个电芯采用NMC三元高镍系列,负极是高含硅负极、金属锂,电解质是硫化物。
他们计划今年的Roadmap是340瓦时/公斤,720瓦时/升,计划2026年进行量产,认为锂金属会比2026年晚。
硫化物最大的优势是室温电导率比较高,质量较柔软。挑战是稳定性比较差,确实难度非常大,工程化技术非常难。
另外一点通常被疏忽的,全固态电池真正在工作过程中,需要外界的束缚压力,目前我们国内对这方面研究比较空白,在日本方面从电芯、模组、PACK方面不同的维度提出了解决方案,可以供我们参考。
接下来跟大家汇报一下蜂巢能源在全固态方面的进展,首先电解质材料,我们也开发了在干房中两小时内保持96%的电导率,已经形成了百克级的能力。
进一步我们也做了正极,开发了4毫安时每平方厘米的正极极片,在室温条件下是0.1C充放放,首效可以达到96.3%,克隆量可以达到220,这个0.1C倍率完全可以接近现在液态的水平。
循环方面,我们选择了1/3 C倍率。这个循环来看,目前也是可以有比较好的循环,但是倍率方面我们确实要下一步重点的工作。
同时我们也想把极片做得更厚,做成5毫安时每平方厘米厚电极,很遗憾首效下降了,比容量也有所损失,这是接下来要攻关的难题。
电解质膜方面,我们也用了湿法涂布的方式,室温条件下厚度可以达到20-30微米,跟三星报道的数据基本接近,蜂巢能源从材料工艺、组件、器件、测试方面形成了积累,也申请了专利54项。
目前开发的AH级全固态锂电池,正极采用三元高镍材料,负极是以硅基的合金材料为主,电解质和电解质膜是我们自主开发的,能量密度可以达到320瓦时/公斤,安全性上面有充分保障,也通过了针刺以及进行了一些裁剪火烧的演示。
四、总结及展望。
无论是氧化物、聚合物,硫化物都有各自的优缺点,我们认为关键材料固体电解质的革新和突破是加速全固态技术应用的关键,我们也很欣喜地看到有卤化物等新型的材料出现,给了我们更大的选择。
除了材料方面,还需要解决加工层面的问题,主要包括四个方面:
(1)改善材料和界面的控制。
(2)解决加工的挑战和成本。
(3)表现出超越先进锂离子电池的性能。
(4)保持固态电池组的最佳堆叠压力,而不影响成本和能量密度。
我们认为以3C消费类、特种电池等应用需求为目标的全固态电池会在短期内实现,事实上在日本航天航空领域已经实现,而满足电动 汽车 所需性能、成本和可制造性的全固态电池可能需要更多的时间。
我们蜂巢能源作为定位于因创新而前进,打造伟大公司的企业,愿意持续关注这个技术的发展,谢谢大家!