摘要:目前,全固態電池已開始成為國家之間競爭的新方向。
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“只有全固態電池需要我們聯合起來攻關,也只有全固態是我們面對的威脅和挑戰。我們(的電池產業)現在已經是全球領先了,我們不想被顛覆,但是因為全固態有這種顛覆性的潛力,我們還存在風險,(雖然)還不是現實。”1月22日,中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示。
1月21日—22日,“中國全固態電池產學研協同創新平臺”成立大會暨中國全固態電池創新發展高峰論壇在北京舉行。在大會期間,歐陽明高表示,全固態電池是公認的下一代電池的首選方案之一,被列入中國、美國、歐盟、日韓等主要國家的發展戰略,也成為下一代電池技術競爭的關鍵制高點。2030年左右全固態電池產業化突破的可能性極大,中國電池產業需要敲響警鐘。
資料顯示,液態電池是現代電子技術中應用最廣泛的一種,包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。液態電池成本相對較低,但液態電池的電解質是液體,存在液體滲漏和膨脹的隱患,有起火爆炸的風險。與液態電池不同,固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池。
歐陽明高認為,全固態電池相較液態電池具備顛覆性的技術潛力,一是高安全性,二是高能量密度,三是高功率特性,四是溫度適應性好,五是材料選擇範圍更廣。“現在的液態電池在低溫環境下續航里程不理想。液態電解質,鋰離子導率和溫度直接相關,全固態電池的電解質在-30°C和100°C的範圍內都不會凝固,不會氣化,所以溫度適應性很好,不需要我們搞那麼複雜的熱管理,也不會因為冬天大幅的容量下降。”歐陽明高說。
“全固態電池產業化仍然面臨一系列的科學難題,需要從關鍵材料、介面、複合電極、單體電池不同層面進行解決。比方說材料層次,硫化物電解質化學穩定性、空氣穩定性很差,批次生產很難,基礎硫化鋰很貴,我覺得首先要把這個價格壓下去。”歐陽明高說。
目前,全固態電池已開始成為國家之間競爭的新方向。歐陽明高表示,日本是舉國家之力推動全固態電池商業化,擁有官—產—學聯盟,豐田、本田、日產目前在全球,既研發全固態電池又生產整車,在電池與整車效能匹配結合方面比較有優勢,其中豐田做的最早也最深。韓國三大電池廠LG新能源、三星SDI和SK On,在全固態電池方面也都取得了實質性的進展。
據瞭解,本田計劃在2024年推出一條固態電池測試線,目標是在2025年之後將這種電池應用到車輛中。韓國SK On正在開發高分子氧化物複合和硫化物兩種固態電池,目標是到2026年生產出原型產品,2028年實現商業化。三星SDI正在開發一種沒有負極的固態電池,預計將於2027年量產。
歐陽明高表示,在固態電池技術路線的選擇上,國內企業是以固液混合為主。半固態電池是提升安全性的技術之一,但不屬於顛覆性技術。半固態電池正在試裝車,但是良品率、電池成本、充電倍率、迴圈壽命這些問題還需要解決。從全行業看,中國既要發展漸進型的半固態技術路線,也要防範激進型全固態技術路線帶來的顛覆性風險。
對於中國電池產業而言,由於現有基於液態電池建立起的產業鏈已經相當龐大和成熟,因此佈局全固態電池需要擁有足夠多的共識。
“現在如果做全固態電池,那麼從原料到基材生產、電芯/電池包裝配、電池生產應用到電池回收,全生命週期的產業鏈都會造成巨大的衝擊”,歐陽明高表示,中國全固態電池的研發目前來看認識還不統一、力量比較分散、產學研不協調,需要聯合起來建立協同創新平臺,共同突破全固態電池產業化的關鍵技術。