固态锂电池将实现量产，三元锂电池地位真的会被取代吗？
来源：宝鄂实业
2019-03-18 09:32
点击量：次
11月19日，第二届锂电池技术与产业发展论坛在昆山召开。在论坛开幕式上，清陶（昆山）能源发展有限公司邀请参会嘉宾参观了国内首条建成投产的固态锂电池产线。据悉，这条生产线可日产1万只固态电池，电池的能量密度可达400Wh以上，目前产品将主要投用于特种电源、高端数码等领域，并预计将在2020年进入动力电池领域，为车企提供电池。此消息一出，几乎是业界轰动。
动力电池对于电动车来说就如同“心脏”一般，并且价格也占据整车的半数以上，因此，电池技术对于新能源行业的发展至关重要，如果无法突破目前水性锂电池电容量的“瓶颈”，整个行业很有可能陷入较为困顿的局面。在未来，不仅仅是家用车，就连交通工具可能都要应用电力能源，届时对电池的要求将会更高。因此，可塑性更高的固态电池就成为了许多企业努力的方向，包括丰田、宝马、奔驰、大众等国际知名车企，以及日本经济省出资联合的各大企业，都已开始着手布局这个领域。
在昆山清陶公司的这次产线展示中，人们看到了这一幕：仅有指甲盖厚度的电池包在被剪刀剪断后，不仅没有爆炸，甚至还在正常供电。此外，即使将其弯折上万次，电池容量衰减也没有超过5%，并且针刺后电池进水没有燃烧或爆炸。事实上，固态锂电池的确具备非常多的优点，因固态电解质具有不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液的性质，不会使车辆发生自燃事件，大大加强了安全性，的确是一种理想的电动车电池材料。
目前主流电动车普遍使用的三元锂电池，其实存在一定的缺陷，因为无论从化学结构是电池结构来说，三元锂材料都非常容易发热。如果不能把压力及时传导出去，电池就有爆炸的风险，今年发生的数起电动车自燃事件，也大半有此缘故。且就续航角度而言，三元锂电池的单体能量密度目前也面临瓶颈，很难有所突破。如果要提高能量密度，只能增加镍的含量或者添加CA，但高镍的热稳定性很差，容易产生剧烈反应。因此，目前只能在电池容量与安全性之间做出取舍。
即使是非常擅长科技与技术研发的丰田也表示，固态电池在2030年才能实现量产，可见固态电池的研发还是存在部分难题。事实上，固态电池由于不需要液体的浸润，仅需要固态电解质将正负极片隔开，那么金属物质材料的选择就变得非常关键。而目前这项技术最大的挑战也就在于，由于固态电解质电导率总体低于液态电解液，这导致了目前固态电池的倍率性能整体偏低，内阻较大，所以固态电池暂时无法满足快充要求。不过，导电率与温度关系非常大，因此温度较高的状态下工作，会使得电池更好地发挥性能。此外，电池的导电率要维持在正常的水平，电流过高过低都有可能引起其他问题。
如今，以松下、宁德时代为首的企业的三元锂电池研发技术已经是“炉火纯青”，即使是在短时间内将固态锂电池研发出来，也难以实现量产。毕竟，一项新的技术走向世界时，总是需要企业拥有相应的产品量产能力，才能实现大面积的推广与应用。尽管目前的固态锂电池还面临着很多的问题，在能量密度上也暂时没有太大的优势，但其的确拥有非常高的安全性，如果能研发出合适的金属材料，或许整个动力电池行业，都将迎来新的突破。这也是我们希望看到的，毕竟不懈钻研，才是真正的科研精神。
头部磷酸铁锂电池厂正在努力补足这一短板。比亚迪相关人士向中国证券报记者透露，目前公司磷酸铁锂电池系统层面能量密度最高可以做到140wh/kg。
国轩高科今年9月接受机构调研时表示，已完成了磷酸铁锂单体能量密度由170Wh/kg向180Wh/kg产线升级改造。接近三元523的性能指标，且能满足新能源汽车300公里以上的续航里程。同时计划2019年将磷酸铁锂单体电芯能量密度最高提升至接近200Wh/kg。
头部企业尤其是早期技术路线偏向磷酸铁锂的企业多在进行两手准备，提升磷酸铁锂技术路线的同时，蓄力发展三元电池。
上述比亚迪相关人士指出，目前比亚迪商用车和E6仍然在使用磷酸铁锂电池，乘用车今年已经全部换装三元电池。2018年，比亚迪在青海新增了24GWh的三元电池产能，加上截至2017年底16Gwh的总产能（其中6Gwh是三元电池，10Gwh是磷酸铁锂电池），预计2019年年底动力电池总产能达40Gwh。
国轩高科表示，正全力推进三元电池开发及投产，已完成原有两条111产线升级为三元622产线的改造，并已稳定、批量向客户供货。同时新建的4GWH升级版三元产线，已经完成一条产线的打通，预计四季度供货。
“以前走磷酸铁锂路线的中小电池厂要转换三元路线就没那么容易。一来原来上游供应商的关系都在磷酸电池体系上，要重新建立三元体系比较困难；二来还要与现有电池厂在客户资源上展开竞争。”墨柯指出。
