鋰電池將被固態電池所取代？業內人士：還有很長的路要走

三元鋰電池被固態電池取代的步伐越來越快。近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所宣布，其主導的納米先導項目“全固態電池”已通過驗收，這一技術進步將進一步推動全固態鋰電池在中國的規模應用。這一消息一出，立即在電池行業引起了巨大反響。知情人士告訴第一電力網：“以目前三元鋰電池的技術路線，基本不可能在五年內實現動力電池能量密度達到350Wh/kg的目標。而且，即使實現了，安全性也無法保證。因此，固態電池的商業化能否突破，對汽車電動化前景有很大影響。“作為電動汽車的核心，電池領域的突破無疑將對電池乃至汽車領域的發展產生巨大影響。那么，固態電池能否立即取代三元鋰電池？離市場化還有多遠？三元鋰蓄電池的天然缺陷：能量密度和穩定性是矛盾的。“僅去年一年，某企業就發生了60起電動車燃爆事故。”在剛剛舉行的中日韓鋰電池論壇上，北京大學新能源材料與技術實驗室主任戚璐教授透露。其教授認為，三元鋰電池存在許多缺陷，安全問題非常令人擔憂。“三元材料無論是在化學結構還是電池結構上都非常容易發熱。如果熱量不能及時傳導出去，電池就有爆炸的風險。然而，現階段，電池的安全性和可靠性還沒有完美的解決方案。”除了安全問題外，在增加電動汽車的巡航角度方面，三元鋰電池的單次能量密度接近極限，很難被破壞。電池組供應商正立威萊執行副總裁周楠，告訴第一電氣：“現在，無論是行業政策還是市場需求，新能源汽車對動力電池的能量密度都有很高的要求。在現有技術路線的體系下，為了提高能量密度，我們只能改進鎳材料或添加CA，但高鎳的熱穩定性很差。因此，一旦傳統電池的能量濃度增加這也意味著穩定性降低，電池內部的熱反應將非常激烈，安全性已成為一個大問題。為此，國家“863”節能與新能源汽車總體專家組專家肖成偉公開表示，三元鋰離子動力電池已經看到了“天花板”“在能量密度方面，高鎳材料和碳硅負極的鋰電池的最大能量密度應在300Wh/kg左右，正負值不應超過20Wh/kg。根據國家動力電池技術路線圖的規劃，2020年鋰離子電池的單一能量密度目標為350Wh/kg。目前我無法實現。為了保證動力電池的高能量密度和安全性，固態電池的發展給這個行業帶來了光明。國內外企業爭相布局，固態電池成為趨勢。顧名思義，固態電池是使用固體電極和固體電解質的電池。由于固體電池的電極和電解質是由固體物質制成的，因此其固體電解質不可燃、無腐蝕性、不易揮發、不漏液。同時，它還克服了鋰枝晶的現象，即使加熱到很高的溫度也不會著火，因此安全性更高。配備全固態鋰電池的汽車將大大降低自燃的概率。可以說，它是下一代新能源汽車動力電池的理想對象。目前，越來越多的國內外企業和研究機構專注于全固態鋰電池，許多汽車制造商透露了基于固態電池制造電動汽車的計劃。例如，大眾汽車宣布計劃開發固態電池……

電池壽命為1000公里；豐田汽車預計在2022年完成固態電池的研發，并計劃在2030年實現量產；2017年，日本經濟省宣布將投資16億日元，與豐田、本田、日產、松下、GS湯前、東麗、旭化成、三井化學、三菱化學等國內頂級產業鏈力量共同開發固態電池，希望在2030年實現800公里電池壽命的目標。新能源汽車國家重點科技項目首席專家高歐陽明院士也指出，國內多家科研院所和企業已經布局固態電池領域，中國科學院寧波材料研究所與贛鋒鋰業合作，正在推進其工業化，并計劃在2019年大規模生產固態電池。動力電池作為新能源汽車的“心臟”，無疑將決定新能源汽車未來的發展。業內人士普遍認為，動力電池未來的發展路徑是電解液從液態、半固態、固液到固態的轉變過程，最終實現全固態。這促使初創公司、大學和特斯拉等知名巨頭對電池技術進行了新一輪的投資和研究。豐田的時間表相對可靠，固態電池的大規模生產可能要等到2030年。然而，固態電池要想進一步發展，還需要解決多個問題。周楠告訴第一電氣：“固體電解質是固態電池發展的關鍵。固態電池沒有液體滲透，同時也不需要隔膜。只要用固體電解質作為隔膜，放在正極片和負極片中，金屬物質的材料就變得尤為關鍵。”。“電解質材料是全固態鋰電池技術的核心。目前，固態電解質的研究主要集中在聚合物、氧化物和硫化物三種材料上。聚合物具有良好的高溫性能，已經有商業應用案例；氧化物具有良好的循環性能，適用于薄膜柔性結構；

硫化物具有最高的導電性，是未來的主要方向。然而，目前仍有幾個具體問題需要克服：首先，界面的導電性，固態電池的導電性應保持在適當的水平，既不過高也不過低，而且這種材料很難開發。其次，我們還沒有發現一種既能高速充電又能快速充電的復合材料，現在使用的固體電解質材料只能適應其特性的一個方面。一位不愿透露姓名的業內人士也表達了同樣的觀點。他認為：“固體電解質具有高電阻，在功率密度方面仍有一些問題需要解決，需要從固體電解質和正負極材料開始。在導電性、電池率、電池制備效率和成本控制方面都存在許多挑戰。一旦這些問題能夠得到有效解決，未來將掀起一場新的電池革命。“既然困難重重，固態電池要多久才能完全應用于新能源汽車？歐陽明高增表示，預計2025年至2030年間，全固態鋰電池將取得突破。今年5月，豐田動力總成部總經理安倍晉三透露：“豐田預計在2020年后生產固態電池，但如果要實現固態電池的量產，就必須等到2030年后。”深耕電池行業十多年的周楠，對第一電氣坦言：“從過去的經驗來看，豐田的計劃和實際情況基本上可以保持一致。也許近年來，他們將能夠推出固態電池，但具體產能是多少，成本能否適應市場，還有一個很大的問號。”

三元鋰電池被固態電池取代的步伐越來越快。近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所宣布，其主導的納米先導項目“全固態電池”已通過驗收，這一技術進步將進一步推動全固態鋰電池在中國的規模應用。這一消息一出，立即在電池行業引起了巨大反響。知情人士告訴第一電力網：“以目前三元鋰電池的技術路線，基本不可能在五年內實現動力電池能量密度達到350Wh/kg的目標。而且，即使實現了，安全性也無法保證。因此，固態電池的商業化能否突破，對汽車電動化前景有很大影響。“作為電動汽車的核心，電池領域的突破無疑將對電池乃至汽車領域的發展產生巨大影響。那么，固態電池能否立即取代三元鋰電池？離市場化還有多遠？三元鋰蓄電池的天然缺陷：能量密度和穩定性是矛盾的。“僅去年一年，某企業就發生了60起電動車燃爆事故。”在剛剛舉行的中日韓鋰電池論壇上，北京大學新能源材料與技術實驗室主任戚璐教授透露。其教授認為，三元鋰電池存在許多缺陷，安全問題非常令人擔憂。“三元材料無論是在化學結構還是電池結構上都非常容易發熱。如果熱量不能及時傳導出去，電池就有爆炸的風險。然而，現階段，電池的安全性和可靠性還沒有完美的解決方案。”除了安全問題外，在增加電動汽車的巡航角度方面，三元鋰電池的單次能量密度接近極限，很難被破壞。電池組供應商正立威萊執行副總裁周楠，告訴第一電氣：“現在，無論是行業政策還是市場需求，新能源汽車對動力電池的能量密度都有很高的要求。在現有技術路線的體系下，為了提高能量密度，我們只能改進鎳材料或添加CA，但高鎳的熱穩定性很差。因此，一旦傳統電池的能量濃度增加油脂化，也意味著穩定性降低，面糊內部的熱反應……

將非常緊張，安全已經成為一個大問題。為此，國家“863”節能與新能源汽車總體專家組專家肖成偉公開表示，三元鋰離子動力電池已經看到了“天花板”“在能量密度方面，高鎳材料和碳硅負極的鋰電池的最大能量密度應在300Wh/kg左右，正負值不應超過20Wh/kg。根據國家動力電池技術路線圖的規劃，2020年鋰離子電池的單一能量密度目標為350Wh/kg。目前我無法實現。為了保證動力電池的高能量密度和安全性，固態電池的發展給這個行業帶來了光明。國內外企業爭相布局，固態電池成為趨勢。顧名思義，固態電池是使用固體電極和固體電解質的電池。由于固體電池的電極和電解質是由固體物質制成的，因此其固體電解質不可燃、無腐蝕性、不易揮發、不漏液。同時，它還克服了鋰枝晶的現象，即使加熱到很高的溫度也不會著火，因此安全性更高。配備全固態鋰電池的汽車將大大降低自燃的概率。可以說，它是下一代新能源汽車動力電池的理想對象。目前，越來越多的國內外企業和研究機構專注于全固態鋰電池，許多汽車制造商透露了基于固態電池制造電動汽車的計劃。例如，大眾汽車宣布計劃開發電池壽命為1000公里的固態電池；豐田汽車預計在2022年完成固態電池的研發，并計劃在2030年實現量產；2017年，日本經濟省宣布將投資16億日元，與豐田、本田、日產、松下、GS湯前、東麗、旭化成、三井化學、三菱化學等國內頂級產業鏈力量共同開發固態電池，希望在2030年實現800公里電池壽命的目標。新能源汽車國家重點科技項目首席專家高歐陽明院士也指出，國內多家科研院所和企業已經布局固態電池領域，中國科學院寧波材料研究所與贛鋒鋰業合作，正在推進其工業化，并計劃在2019年大規模生產固態電池。動力電池作為新能源汽車的“心臟”，無疑將決定新能源汽車未來的發展。業內人士普遍認為，動力電池未來的發展路徑是電解液從液態、半固態、固液到固態的轉變過程，最終實現全固態。這促使初創公司、大學和特斯拉等知名巨頭對電池技術進行了新一輪的投資和研究。豐田的時間表相對可靠，固態電池的大規模生產可能要等到2030年。然而，固態電池要想進一步發展，還需要解決多個問題。周楠告訴第一電氣：“固體電解質是固態電池發展的關鍵。固態電池沒有液體滲透，同時也不需要隔膜。只要用固體電解質作為隔膜，放在正極片和負極片中，金屬物質的材料就變得尤為關鍵。”。“電解質材料是全固態鋰電池技術的核心。目前，固態電解質的研究主要集中在聚合物、氧化物和硫化物三種材料上。聚合物具有良好的高溫性能，已經有商業應用案例；氧化物具有良好的循環性能，適用于薄膜柔性結構；

硫化物具有最高的導電性，是未來的主要方向。然而，目前仍有幾個具體問題需要克服：首先，界面的導電性，固態電池的導電性應保持在適當的水平，既不過高也不過低，而且這種材料很難開發。其次，我們還沒有發現一種既能高速充電又能快速充電的復合材料，現在使用的固體電解質材料只能適應其特性的一個方面。一位不愿透露姓名的業內人士也表達了同樣的觀點。他認為：“固體電解質具有高電阻，在功率密度方面仍有一些問題需要解決，需要從固體電解質和正負極材料開始。在導電性、電池率、電池制備效率和成本控制方面都存在許多挑戰。一旦這些問題能夠得到有效解決，未來將掀起一場新的電池革命。“既然困難重重，固態電池要多久才能完全應用于新能源汽車？歐陽明高增表示，預計2025年至2030年間，全固態鋰電池將取得突破。今年5月，豐田動力總成部總經理安倍晉三透露：“豐田預計在2020年后生產固態電池，但如果要實現固態電池的量產，就必須等到2030年后。”深耕電池行業十多年的周楠，對第一電氣坦言：“從過去的經驗來看，豐田的計劃和實際情況基本上可以保持一致。也許在最近幾年，他們將能夠推出固態電池，但具體的產能是多少，成本是否能適應市場，還有一個很大的問號。”

標簽：豐田本田北京大眾日產

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