該如何評價固態電池15分鍾充滿80%電量的電池技術?
固態電池一直是電池行業的熱門技術話題,最近有媒體資料報道說固態電池技術獲得突破,能在15分鍾的時間裏給電池充電達到80%的電量,對于這樣的報道,我們該如何評價呢?
真正的全固態電池是怎麽樣的呢?
固態電池理論上說是以金屬锂或者鈉制成的玻璃化合物爲傳導物質,無需液體電解液的電池,若實現量産,目前市面上的液體锂電池將失去競爭力,锂電隔膜、電解液、後端設備需求量或將大大減少,相關企業的生存空間會被壓縮。但是目前固態電池本質上還是半固態電池,其与固態電池的区别是:半固態電池的电解液含量在10%以下,而固態電池完全不含电解液。
要知道,锂離子移動速度的快慢意味著充放電的快慢,現在的快充型锂電池號稱20-30分鍾快充30%的電量到80%電量。如果是解決了锂離子移動速度的全固態電池,那就是十分鍾內能充滿,十分鍾內又能放完,十分鍾內又能充滿的節奏,速度那就是直接從烏龜到兔子的對比。
固態電池的優勢怎麽樣?
而且現在的锂電池裏面的電解液是可燃的,一旦泄露、揮發就容易造成電池起火。基本所有的電池快速自燃甚至爆炸,都是電解液在做“幕後英雄”。而固態電解質是不易燃的,即便外殼破了,也不會泄露、揮發,這個安全性就大幅提高了。
另一個優點就是能量密度可以大幅提升了,因爲高電壓的正負極材料怕和電解液溶解發生反應而不敢用。目前針對鑽酸锂的電解質溶液可以充電到4.45V,三元材料可以充電到4.35V。如果繼續充到更高的電壓,液態電解液就會承受不住而被氧化,正極表面也會發生不可逆的相變。如果是同態電解質,那麽就能用提高電池能量密度的高電壓正負極材料,比如可以提高到5V,使得整體能量密度顯著提升。
除開電壓提升,負極可以采用金屬锂,正極采用硫化物或空氣,對應锂硫電池和锂空電池,理論能量密度達到當前锂電池理論值(387wh/kg)的7-10倍。
另外因爲國態電池內部不含液體,可實現電芯內部的多層設計,減少了電阻組裝殼體等用料,有效減少電池其它配件的配重。
所以,爲什麽固態電池號稱是锂電池的終極形態,就是因爲真正的固態電池對比現在的锂電池來說,優勢太大了。
內芯安全性高,不泄露不揮發不易燃
能超快速充放電,自放電大幅降低
極高的能量密度,理論值接近當前液態電解質锂電池理論值的10倍
更易設計電池的大小和形狀,更能實現動力電池的定制化
固態電池商用情況
固態電池的量産時間比我們預期提前到來:大多數固態電池厂商2021年,第一代固态车用动力电池将量产(非全固态);2024年,全固态车用动力电池也将量产。这一进度明显快于业界预期。此前,中国科学院院士欧阳明高预测,全固態電池估计在2025-2030年后才会实现商业化。中国动力电池创新联盟预测,全固態電池预计2030年将实现商业化。
在实验室做出固態電池容易,要大规模量产,则还有漫长的路要走。固態電池量产必须经过三个阶段。
首先是4-6年的實驗室/樣品線階段,要實現單一性能突破。
其次是5-8年的産品商業化階段,要實現前述六大指標。
再次是2-3年的中試線階段,要實現四大量産指標,包括工程能力、全線良率、産品一致性和壽命保證(電壓偏移率)。
最終所謂的量産,起碼是GWh級的生産規模,成熟的産業鏈,包括高度自動化、高全線良率和供貨穩定。
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