固態(tài)電池離電動汽車還有多遠(yuǎn)?
近日,電動汽車初創(chuàng)公司菲斯克(Fisker)固態(tài)電池技術(shù)獲卡特彼勒投資;宣布在新加坡建電動車廠的戴森也采用的是美國Sakti3研發(fā)的固態(tài)電池;同時,已宣布進(jìn)入汽車領(lǐng)域的蘋果公司也一直在研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201811/393964.htm固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化呈三大特征
固態(tài)電池即采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰電池,一方面可以通過提升電壓平臺,來進(jìn)一步提升電池能量密度;另一方面由于在固固反應(yīng)中可以減少氣體排放,大幅提高了鋰電池的安全性能。
北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司總經(jīng)理俞會根曾表示,固態(tài)電池具備十大性質(zhì):有望抑制鋰枝晶,不易燃燒、不易爆炸,無持續(xù)界面反應(yīng),無電解液泄露、干涸問題,高溫性能更好,無脹氣,原材料純度要求降低,正極選擇面寬,非活性物質(zhì)體積量減少,電芯內(nèi)部可串聯(lián)。
總體來說,不論是安全性還是能量密度,固態(tài)電池都是比現(xiàn)在普遍使用的鋰離子電池更適合電動汽車的能量儲存裝置。但就目前而言,固態(tài)電池在固態(tài)電解質(zhì)的導(dǎo)電率、內(nèi)阻、界面阻抗及相容性上還存在不少瓶頸,產(chǎn)業(yè)化落地還需要一段時間?,F(xiàn)階段各大企業(yè)的研發(fā)重點(diǎn)是固態(tài)聚合物電解質(zhì)、無機(jī)固體電解質(zhì)的設(shè)計及制備技術(shù),固/固界面構(gòu)筑及穩(wěn)定化技術(shù);并在此基礎(chǔ)上完善電池生產(chǎn)工藝及專用設(shè)備的研究,來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的量產(chǎn)。
蓋世汽車梳理發(fā)現(xiàn),固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展呈現(xiàn)出以下三大特點(diǎn):
從布局的企業(yè)來看,不僅僅是科研單位、材料企業(yè)、電池企業(yè)在積極研發(fā)固態(tài)電池,車企尤其是國際車企在缺乏電化學(xué)技術(shù)積累的情況也對固態(tài)電池技術(shù)表現(xiàn)出近乎癡狂熱情,諸如寶馬、豐田、日立、現(xiàn)代等大部分車企都在直接或間接的布局固態(tài)電池技術(shù),足以可見電動化趨勢下,車企對高性能動力電池的渴求是多么巨大。
從產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展來看,固態(tài)電池在汽車領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化集中在2025年左右。除固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)先的豐田外,老牌車企量產(chǎn)固態(tài)電池的時間均在2025年以后(豐田預(yù)計2022年),而新造車勢力則相對激進(jìn),菲斯克、戴森更是將固態(tài)電池量產(chǎn)時間定在了即將到來的2020年。
從技術(shù)路線來看,固態(tài)電池的發(fā)展主要分為3大方向。國際上技術(shù)成熟度較高、技術(shù)沉淀較深的法國Bolloré、美國Sakti3和日本豐田,這三家企業(yè)也分別代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固態(tài)電解質(zhì)的典型技術(shù)開發(fā)方向,其中硫化物固態(tài)電解質(zhì)能量密度潛力最大,技術(shù)難度也最高,目前大部分企業(yè)主要采用氧化物固態(tài)電解質(zhì)。
值得一提的,固態(tài)電池其實(shí)也是一個比較寬泛的概念,上/下線非常高,不同產(chǎn)品的實(shí)際效果差別很大。比如早在2015年,法國Bolloré就量產(chǎn)了固態(tài)電池汽車,并投入2900輛進(jìn)行運(yùn)營,但除了安全性,其寬溫性和能量密度都不甚理想,現(xiàn)階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上經(jīng)濟(jì)性。想要成為下一代電池技術(shù),量產(chǎn)還僅僅只是一個開始,只有同時將生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率以及技術(shù)參數(shù)做到一定程度,才能滿足日益增長的電動化需求。
各車企固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展
盡管業(yè)內(nèi)人士一致認(rèn)為固態(tài)電池將成為下一代電池技術(shù),但由于尚具備不少大規(guī)模生產(chǎn)制造的瓶頸,也有不少車企對固態(tài)電池不屑一顧,比如剛剛在2018年三季度拿下電動車銷量冠軍的特斯拉,就一直認(rèn)為固態(tài)電池還是一項(xiàng)相當(dāng)遙遠(yuǎn)的技術(shù)。不過從各大車企的規(guī)劃來看,5-10年內(nèi),固態(tài)電池或?qū)⒋笠?guī)模應(yīng)用在汽車領(lǐng)域。
以下為蓋世汽車整理的部分車企固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展情況,供讀者參考。
豐田2022年量產(chǎn)固態(tài)電池
2010-2014年,豐田爆發(fā)了一波固態(tài)電池相關(guān)專利申請的高潮(目前共有電池專利2434項(xiàng),位列全球第一),其主要的精力是集中在的對硫化物體系固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行研究,以提高電池的能量密度、電導(dǎo)率、循環(huán)壽命、安全性能等性能。2017年,電動市場初具規(guī)模,豐田宣布組織200人的團(tuán)隊加快固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)度,預(yù)計2022年量產(chǎn)固態(tài)電池。
大眾2025年量產(chǎn)固態(tài)電池
不同于豐田,大眾汽車并沒有獨(dú)立研發(fā)固態(tài)電池技術(shù),而是通過投資QuantumScape來布局固態(tài)電池。QuantumScape是斯坦福大學(xué)前研究人員于2010年成立的風(fēng)險投資公司,擁有超過200多項(xiàng)關(guān)于固態(tài)電池的技術(shù)專利。2018年7月,大眾向QuantumScape投資約1億美元,目標(biāo)在2025年前建立固態(tài)電池生產(chǎn)線。
寶馬2026年量產(chǎn)固態(tài)電池
寶馬一方面在自建電芯研發(fā)中心,研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)并有望于2026年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池突破性進(jìn)展并隨后量產(chǎn)。另一方面,寶馬也積極和Solid Power在固態(tài)電池方面深度合作,快速提升電池研發(fā)能力。值得一提的是Solid Power被多家車企看好,包括萬向、現(xiàn)代等車企都有向Solid Power投資。
現(xiàn)代2025年量產(chǎn)固態(tài)電池
早在2017年,現(xiàn)代就宣布正自主研發(fā)固態(tài)電池,并已建立中試生產(chǎn)設(shè)施。今年7月,現(xiàn)代汽車宣布投資位于馬薩諸塞州的Ionic Materials公司,主要進(jìn)行固態(tài)電池研發(fā)工作。有業(yè)內(nèi)人士透露,現(xiàn)代正通過南陽研發(fā)中心(Namyang R&D Center)旗下的電池研發(fā)團(tuán)隊進(jìn)行固態(tài)電池的研發(fā),目前已取得一定的技術(shù)水平,預(yù)計2025年可實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)。
戴森2020年量產(chǎn)固態(tài)電池
2015年,戴森以9000萬美元的價格收購了位于美國密歇根州的固態(tài)電池公司Sakti3。Sakti3是一家專門開發(fā)全固態(tài)電池的公司,在氧化物固態(tài)電解質(zhì)研發(fā)上處于領(lǐng)先地位。近日,戴森向海外媒體透露,目前正在開發(fā)一種極具創(chuàng)新理念的電動汽車,量產(chǎn)車型將于2020年上市銷售,其電動力系統(tǒng)將采用Sakti3研發(fā)的固態(tài)電池。
菲斯克2020年量產(chǎn)固態(tài)電池
菲斯克最早對外宣稱的動力系統(tǒng)是石墨烯電池,但因研發(fā)進(jìn)度不順而擱淺,2017年菲斯克宣布已就固態(tài)鋰電池申請了專利,預(yù)計可在2023年量產(chǎn)。2018年8月,菲斯克又稱數(shù)月后將量產(chǎn)固態(tài)電池,或?qū)⒋钶d在電動跑車EMotion上,預(yù)計在2020年上市。近日菲斯克獲卡特彼勒投,此前還獲得過漢鼎宇佑集團(tuán)的投資。
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