11月19日,第二届锂电池技术与产业发展论坛在昆山召开。在论坛开幕式上,清陶(昆山)能源发展有限公司邀请参会嘉宾参观了国内首条建成投产的
固态锂电池产线。据悉,这条生产线可日产1万只固态电池,电池的能量密度可达400Wh以上,目前产品将主要投用于特种电源、高端数码等领域,并预计将在2020年进入
动力电池领域,为车企提供电池。此消息一出,几乎是业界轰动。
动力电池对于电动车来说就如同“心脏”一般,并且价格也占据整车的半数以上,因此,电池技术对于新能源行业的发展至关重要,如果无法突破目前水性锂电池电容量的“瓶颈”,整个行业很有可能陷入较为困顿的局面。在未来,不仅仅是家用车,就连交通工具可能都要应用电力能源,届时对电池的要求将会更高。因此,可塑性更高的固态电池就成为了许多企业努力的方向,包括丰田、宝马、奔驰、大众等国际知名车企,以及日本经济省出资联合的各大企业,都已开始着手布局这个领域。
在昆山清陶公司的这次产线展示中,人们看到了这一幕:仅有指甲盖厚度的电池包在被剪刀剪断后,不仅没有爆炸,甚至还在正常供电。此外,即使将其弯折上万次,电池容量衰减也没有超过5%,并且针刺后电池进水没有燃烧或爆炸。事实上,固态锂电池的确具备非常多的优点,因固态电解质具有不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液的性质,不会使车辆发生自燃事件,大大加强了安全性,的确是一种理想的电动车电池材料。
目前主流电动车普遍使用的
三元锂电池,其实存在一定的缺陷,因为无论从化学结构是电池结构来说,三元锂材料都非常容易发热。如果不能把压力及时传导出去,电池就有爆炸的风险,今年发生的数起电动车自燃事件,也大半有此缘故。且就续航角度而言,三元锂电池的单体能量密度目前也面临瓶颈,很难有所突破。如果要提高能量密度,只能增加镍的含量或者添加CA,但高镍的热稳定性很差,容易产生剧烈反应。因此,目前只能在电池容量与安全性之间做出取舍。
即使是非常擅长科技与技术研发的丰田也表示,固态电池在2030年才能实现量产,可见固态电池的研发还是存在部分难题。事实上,固态电池由于不需要液体的浸润,仅需要固态电解质将正负极片隔开,那么金属物质材料的选择就变得非常关键。而目前这项技术最大的挑战也就在于,由于固态电解质电导率总体低于液态电解液,这导致了目前固态电池的倍率性能整体偏低,内阻较大,所以固态电池暂时无法满足快充要求。不过,导电率与温度关系非常大,因此温度较高的状态下工作,会使得电池更好地发挥性能。此外,电池的导电率要维持在正常的水平,电流过高过低都有可能引起其他问题。
如今,以松下、宁德时代为首的企业的三元锂电池研发技术已经是“炉火纯青”,即使是在短时间内将固态锂电池研发出来,也难以实现量产。毕竟,一项新的技术走向世界时,总是需要企业拥有相应的产品量产能力,才能实现大面积的推广与应用。尽管目前的固态锂电池还面临着很多的问题,在能量密度上也暂时没有太大的优势,但其的确拥有非常高的安全性,如果能研发出合适的金属材料,或许整个动力电池行业,都将迎来新的突破。这也是我们希望看到的,毕竟不懈钻研,才是真正的科研精神。