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你知道固态锂电池应用在什么地方吗?

来源:宝鄂实业    2019-04-30 11:17    点击量:
几乎现在电池能用的地方我们认为都可以用,因为它也是锂电池。从储能的角度上来说,我们认为应该也是可以使用的。第三个新能源汽车这一块,从第一代到第二代、到第三代,可能我们要做一些归纳总结,汽车上我们应该也是可以使用的。刷是在欧洲这一块已经规模化应用了,日本丰田也提出来了到2020年认为固态电池是最有可能最新被用到汽车上的。整个产业链的设计来看,对于固态电池是前期的,我们希望有一个充分的基于全寿命周期的考虑。从标准化的建设来说,我们也希望随着相关工作的推进同步推进。从电池的换电模式来看的话,我们只是以一个初步的想法,如果我们的固态电池,我们的体积比能量做到800Wh/Kg以上,重量比能量做到50以上的话,我们认为做成快换的模式是有可能的,做成标准化的快,比如一定的体积,做到一定的能量可以快速地进行更换。同时我们希望这个是基于换电模式标准化推进,我们希望把固态电池既然在整车的底盘下面,这个空间是最安全的,我们希望固态电池和整车进行一体化设计,把电芯做大,定向开发,现在拿了一个北汽的电池包做一个简单的对比,这是C30车,现在的电池包厚度大概是150,后面的厚度大概是260,如果换成全固态电池,能量保持不变的话,我们认为这个体积可以控制在50毫米,也就是说这是150,我们可以控制在50,这个对整车设计来说就会变得非常简单。所以我们希望有没有这种可能性,第一个是说我们在整车的底盘下面做一个固定的电池包,同时基于体积比能量和重量比能量的提高,做成换电的这种小的标准化的电池包这种可能性。
固态电池的部分。固态电池分为四类,第一个是去喝物固态电池,第二个是薄膜全固态电池,第三个是硫化物全固态锂电池,第四个是氧化物全固态锂电池。聚合物全固态锂电池有量产的,聚合密度应该在220、240,不超过260,正极用的是磷酸铁锂,固态电解质用的是基于PEO的TFSI体系,这个电池目前有量产的,有运营的,也有数据,但是它的缺点就是在60-85度工作,我知道的是有着火和爆炸的,在60-85度工作PEO是然的,基于内部短路,锂之间发生的可能性是存在的。第二个薄膜电池,薄膜电池目前我知道的,循环寿命可以做到非常长,一万次以上,很容易,这个电池最大的缺点就是做不大,这个电池一般都是最大做到豪安时级别,可以做到可穿戴级别的电池。第三个是硫化物,主要集中在日本这一块,他们在做这些工作,硫化物最大的优点就是硫化物电解质本体的离子电导率非常高,比液态电池电解液的离子电导率还要高一个数量级,但是硫化物对水非常敏感,如果基于硫化物的全固态电池一旦被别的电池或者被别的高温的烧着了,它有可能会释放硫化氢,臭鸡蛋味的硫化氢,所以我们一直在评估、评价这个体系对于将来量产,基于将来的比如说对环境的影响以及回收、梯次利用会不会有一定的瓶颈。第四个就是氧化物,简称为陶瓷材料,这个材料好处很多,可以耐受高电压,可以更安全,坏处也很多,阻抗会很大,所以总体看下来,基于大家在做研究开发的全固态电池没有一个好的。
 
  从电池材料的技术路径来看,如果负极不含锂,正极一定是含锂的,如果负极含锂了,我可选择的余地就要大得多。所以只有安全性、能量密度、循环寿命、日历寿命显著提高,成本及功率特性接近于甚至于优于液态锂离子电池的时候,全固态电池技术才有竞争力。
 
  从整个的产业链来看,包括原材料,包括电池材料,包括应用,包括回收,整体的我们做了一个分析,原则上锂离子电池加预锂化或者金属锂的技术,我们可以做成混合固液或者全固态的电池,针对不同应用的固态锂电池的材料体系和技术体系选择应该有所不同。固态电池可以采用全新的模组结构设计,包括刚才的热设计,目前材料体系、电芯、模组、智能制造技术尚未确定,到现在为止其实全固态电池到底采用哪一种材料体系,到底采用哪一种工艺技术路线还没有定型。
 
  这个里头我简单针对混合固液电解质的电池,同时还有固液电解质和液态电解质的电池做了一个更全面的描述,就是混淆固液电解质锂电池技术挑战分析。大家可以简单地看一下,针对半固态的电解质的话,一般来说,我们希望在今年的标准化体系建设里头,我们也和王博士一起联合做标准的建设,如果我们是半固态电池,我们一定要有准确的办法,把里面的电解也含量到底有多少,一定要定量出来,到了电池里头,大家都在说电解液的含量是20%、15%、10%还是5%,这个区别是很大的,没有一个特别好的办法来标定,所以希望今年能把针对电解液的含量标定作为一个标准能够首先提出来。
 
  全固态电池里头最难做的是什么?液态电池大家都知道电解液一注进去之后,电解液就可以把正极、负极材料、隔膜材料整个浸透,所以我们认为基本上相当于活性材料和非活性材料是侵到了电解液里头,可以认为是点面接触,但是对于全固态电池来说的话是点点接触,所以界面电阻的解决方案是全固态电池最最关键的问题。这里面我们大概地列了两个全固态电池的界面阻抗怎么解决的办法。
 
  简单总结一下,锂离子电池电导率、高耐氧化电位、兼顾力学与离子传导特性、能够在全寿命周期完全阻止锂枝晶穿刺的聚合物复合固态电解质膜尚未突破。第二,固态电解质层与电极层界面电阻较大。第三,循环过程中固态电解质相与电极内颗粒接触变差。第四锂沉积位点及形貌不易控制。第五,纯金属锂电极存在较大的体积变化。第六,高速高效率全固态电池的制造工艺和装备尚不成熟。第七,全固态电池低温特性尚需改善。第八,全寿命周期全固态锂电池安全性与热失控行为机理不清楚。所有以上的问题我们希望在三年内找到解决方案,我们希望在五年之内实现小试,希望在八年之内做到规模化的应用,这是我们的远景。

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