固态电池的成为突破的选择
电池的升级对于新能源汽车行业的重要性不言而喻,仅从市场最看重的成本而言,电池就占了整车成本的一半。新能源汽车其他的零部件技术已经成熟,想要据此大幅度降低成本几乎是不可能的了,那么想要降低价格以获得市场优势,就不得不在电池上想办法,可以说谁掌握了电池,谁就掌握了新能源汽车。在众多电池技术的研发中,固态电池被当成是下一个风口,众多企业纷纷投资研发,希望获得突破。
在目前各种新型电池体系中,固态电池采用全新固态电解质取代当前有机电解液和隔膜,具有高安全性、高体积能量密度,同时与不同新型高比能电极体系(如锂硫体系、金属-空气体系等)具有广泛适配性,可进一步提升质量能量密度,从而有望成为下一代动力电池的终极解决方案,引起日本、美国、德国等众多研究机构、初创公司和部分车企的广泛关注。
固态电池的优缺点分析
优点:
1、安全性能高。安全是最重要的,仅凭这一点固态电池就有了很大的优势。那么为什么固态电池安全性高呢?因为液态的电解质短路时,温度升高,将电解质点燃而发生爆炸。但固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题。
2、能量密度高。能量密度高主要是因为固态电解质一般拥有较宽的电化学窗口,就像一个个小框一样,因此可以装更多的高电压正极材料。加上固态电池体积小、稳定,可以让电池管理更为简化,能量密度自然会大大提高。
业内普遍认为,固态电池是未来主要发展趋势。固态锂电池负极可采用金属锂,电池能量密度有望达到300~400Wh/kg甚至更高,可匹配高电压电极材料,进一步提升质量能量密度,在支持电动汽车长距离行驶方面更有优势。与目前市面上的液态锂离子电池相比,固态电池使用固态电解质,不可燃、无腐蚀、不挥发,且不存在漏液问题。
今年可以说是车企布局固态电池的爆发之年。就在上个月,爱驰汽车与辉能科技达成合作协议,双方将共同开展固态电池作为车载动力电池相关技术的开发与应用,推进动力固态电池商业化落地。今年8月,蔚来汽车与辉能科技达成战略合作,双方将共同打造采用辉能MAB固态电池包的样车。未来随着样车下线,双方将就固态电池包的生产合作展开更为深入讨论。
在蔚来汽车之前,天际汽车于2019年年初展出了国内首辆配装固态电池的电动汽车ME7样车。天际汽车董事长兼CEO张海亮表示,天际固态电池将于2021年批量生产并装车上市,电芯能量密度可以超过300Wh/kg。届时,天际汽车或将成为国内首家采用固态电池的主机厂,天际ME7也将可能成为国内首款以固态电池作为动力来源的新能源汽车。而在今年4月上海车展期间,天际汽车就与辉能科技达成了固态电池业务方面的合作。
3、相对较轻。在传统中,隔膜和电解液加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量,而使用固态电解质自然就可以减小体积和质量。
4、循环性能强。固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固体电解质界面膜的问题和锂枝晶现象,大大提升了的循环性和使用寿命。
缺点:
1、界面阻抗过大。固态电解质与电极材料之间的界面是固-固状态,因此电极与电解质之间的有效接触较弱,离子在固体物质中传输动力学低。
2、快充比较难。电池的阻抗、电导率等问题表现出来就是内阻大,就会阻碍充电,而且因为内阻大,在充电过程中会造成能量的损失,这部分能量的浪费是无法忽视的问题。
3、成本价格高。成本是阻止商业化的最大因素,没有利润,自然没有市场。固态电池制备工艺不够成熟,电池使用数据收集不全面。仅是在全固态电池的电解质制造,固-固界面优化这两个核心问题技术上的不成熟就足够让固态电池的成本居高不下了。