《固态电池尚未走出实验室》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-02-03
  •  虽然主流厂家的固态电池规模化量产还在蓝图中,但蔚来汽车放出的一则消息被市场解读为“搭载固态电池的汽车将迎来商用”,波及相关产业链资本市场表现。

      1月9日,蔚来汽车发布全新150kWh固态电池包,搭载这项技术的蔚来电动车预计于2022年第四季度交付,续航里程有望超过1000公里。

      能称为下一代的电池技术不止一种,无论是技术还是应用。市场的误读在于,虽然在材料和工艺两个层面进行了技术创新,但蔚来此次发布的电池仍将使用隔膜、电解液等,应归类为“半固态电池”。

      固态电池和传统锂电池最显著的区别在于电池内部的电解质的物理形态。国内新能源汽车装备的液态电池,使用的是液态电解质,而使用固态电解质的固态电池理论上具有电池寿命更长、同电容量下体积更小、安全性更高等优势,个个直击当前新能源汽车用户的痛点。

      但是,即便固态电池已具备了量产的可行性,批量投产还需要技术提升及解决与液锂电池的成本较量。

      蔚来创始人、董事长兼CEO李斌表示,固态电池量产的难度在于成本高,而蔚来的BaaS模式使他们更容易获得规模效应,以降低单件成本。

      随着技术、工艺和成本等难题的解决,固态电池的商业化只是时间问题。

      中国科学院物理所研究员李泓在国轩高科第十届科技大会上谈及固态电池产业化进度时表示,应该以10年时间作为发展尺度,才有可能形成一个比较高的市场占有率。

      这与产业的判断基本一致,从国内动力电池龙头企业宁德时代的进度看,全固态电池还在开发中,预计2030年后才能实现商品化。

      “未来的动力电池市场,是多元化的市场,固态电池还未跑出实验室,液态电池仍将是新能源汽车的长期配置。”汽车行业资深媒体人陈小兵说,“值得关注的是,动力电池虽然是整车成本最高的部件,但新能源汽车的竞争凭的仍是综合实力。”

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  • 《日本计划在月球上开展固态电池实验》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-02-26
    • 想要在太空中使用固态电池,听起来不像是什么新鲜事。但问题在于,这项技术在地球上,也尚未普及。尽管如此,还是有不少初创企业,希望尽快在月球上开展电池实验。之所以如此积极,是因为它看到了未来月球探索的光明前景。诸如ispace等私营或国有机构,都在竞相将机器人和实验仪器送往月球。但在抵达这颗卫星之后,需要考虑长时间没有太阳照射的后备能源方案。 有太阳和没太阳,月球上会经历极端的温差。想要找到一种足够承受这种温度波动,但仍能有效储存能量的电池,对月球探索有着重大的意义。 固态电池,或许是一种很有前途的解决方案。与普通电池相比,其采用了固态电解质,你可以将它简单认作传统锂离子电池的超级版本。 为了帮助带电粒子从电池的两极之间移动,锂离子需要依赖于一种易燃的液体作为电解质。遗憾的是,即便在地球上,这种液体也会造成一些问题。 在高温下,电解质可能导致电池失效起火、甚至让手机等设备爆炸。在低温环境下,电解液会被冻成固体,导致电池大幅衰减。 作为对比,固态电池中的电解质,经过了特别精心的设计。尽管没有使用液体来包裹,这种固态材料仍能帮助离子来回移动。 瑞士联邦材料科学与技术实验室固态电池研究员、博士生FrancescoPagani表示: 固态电池无需液体来包裹一切,而是将不同的部分堆叠成固体层,且能够让电池变得更加紧凑与传统锂离子电池相比,固态电池能够保存更多的能量、充电速度也更快。 理论上,它能够更好地经受月球的剧烈温差,从阳光照射下的260ㄈ(127℃)、到阴影下的-280ㄈ(-173℃)。就算过热,也不会轻易燃烧或爆炸。 虽然在极端的低温下,固态电池的充电速度会变慢,但至少它可以在太空环境下存活。如果换成锂离子电池,根本就没有考虑的必要。 据悉,规划中的月球固态电池,将由日本的NGKSparkPlug制造。虽未确定这种固态电池的确切规格,但已知其将使用陶瓷材质的电解质(特点是相当稳定,因此极受欢迎)。 目前其计划做一些相当基本的测试,以验证电池是否能够在月球的真空环境中存活和保持电荷,其希望这项实验能够拓展太空电池的可行性。
  • 《“快充+全固态”进展观察:实验室领跑,市场静待》

    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:武春亮
    • 发布时间:2025-02-26
    • 市场对于固态电池总是抱有许多期待。早期,关注点聚焦于技术路线的突破与选定。现在,随着硫化物固态电解质逐渐成为业内共识,并锚定2027年为全固态电池初步量产的时间节点,市场又开始追求固态电池成为“六边形战士”。 作为动力电池上车的紧迫,叠加eVTOL等新兴市场的推动,固态电池被期望在安全性、能量密度、循环寿命、充放电倍率和成本等方面实现均衡发展。 其中,倍率性能越来越成为“审视”固态电池的关键指标之一。尽管能量密度瓶颈的突破,已能够减少充电频次,但为了与液态电池竞争,固态电池依旧被期待达到4C以上的快充能力。 同时,eVTOL、人形机器人等应用基于更多元的场景,也对电池的瞬时充放电和高倍率持续放电提出更高要求。自2024年下半年起,市场已开始热炒固态电池带动新型导电剂(如单壁碳纳米管)需求增长的预期与逻辑。 然而,尽管市场对快充型固态电池寄予厚望,实际进展却相对缓慢。 根据高工锂电对近年已公开固态电池产品的梳理,宣称实现4C以上快充性能的产品中,绝大部分仍为半固态电池。市场上尚无成熟的快充型全固态电池产品,而已发布的全固态电池,其技术突破也鲜少指向倍率性能。 以eVTOL企业亿航智能为例,为匹配不同运营场景,其选择与电池企业合作,并行推进高能量密度与高倍率固态电池的研发。这从侧面印证,快充性能依旧是全固态电池亟待突破的关键瓶颈。 近期,固态电池企业中科深蓝汇泽在行业会议上指出,快充固态电池的核心是实现离子和电子的快速协同输运。全固态电池实现快充有其本体优势,在于固态电解质通常具有高于液态电解质的离子电导率,且锂离子传输过程无需溶剂化/去溶剂化步骤。但其瓶颈也十分明显,体现在锂离子需通过固固界面传输。因此,解决固固界面问题是实现快充全固态电池的首要问题。 以硫化物固态电解质为例,尽管离子电导率较高,但为避免锂枝晶在锂金属或碳基负极中形成,并引发短路,电池通常需在较低电流密度下运行。此外,为维持电解质-活性材料界面的接触,可能需要施加5 MPa以上的外部压力。 目前,学界总结出的提升固态电池快充性能的策略包括:提升电解质电导率、在正负极材料中构建离子/电子混合传输通道、改善固固界面问题。这些策略主要涉及新型材料的开发和设计,如高熵固态电解质、复合电解质、合金化锂金属负极和均质化正极等。 值得关注的是,均质化正极的设计可赋予正极材料体系本身出色的电子和离子传输能力,基于此降低对传统正极中离子传输材料、导电添加剂等的需求(可减少近20%的添加量)。由此,原先被占用的空间得以释放,可全部用于提升活性正极材料的比例,最终实现能量密度与倍率性能的同时提升。 基于以上策略,部分研究团队已经取得了显著进展。例如,有团队基于硫化物-卤化物复合固态电解质,在正极活性物质比例达到95%时,实现了49C的超高倍率充放电,并保持了较长的循环寿命。 此外,人工智能在加速新型材料研发方面也发挥了重要作用。例如,清华大学张强团队开发了高通量电解质计算软件,能够从海量分子中筛选出适合快充体系的电解质材料,并通过实验验证其性能,为快充型全固态电池的研发提供了新的突破点。 然而,尽管快充型全固态电池在实验室阶段取得了一定进展,但在产业化的道路上仍面临诸多挑战。例如,固态电解质在生产过程中,由于其从粉末变为薄膜形态,可能导致离子电导率降低,且可能需要额外引入导电材料进行改善。 另有业内人士指出,根据专利检索,日本在高功率固态电池领域的布局相对领先,这使得国内固态电池团队在全固态快充电池的技术布局和产业化推进上,面临较大的竞争压力。因此,推动产业链协同创新,破解快充技术瓶颈,将成为接下来实现全固态电池商业化应用的关键方向之一。