未来改用硫做锂电负极材料将会对电池性能改进做出多大帮助?
12月17日,第七届全球新能源汽车大会(GNEV7)在北京中国大饭店开幕。在下午举办的分论坛《动力电池:全球竞争格局与下一代技术》上,宁德时代研发经理郭永胜以《动力电池的下一代技术——固态锂金属电池》为主题进行演讲,介绍了宁德时代正在投入研发的固态锂金属电池。
宁德时代研发经理郭永胜
郭永胜介绍宁德时代在动力电池下一代技术有一定的布局,在固态电池方面做了很多探索和思考。为什么宁德时代要做固态的锂电池呢?传统的锂电池是石墨,最极限的密度是做到270、280kwh/kg,下一代技术是硅,把这个引入进来,能量密度能做到300kwh/kg,极限就是350kwh/kg,350以后到底用什么?可能就是锂做负极了,这并不是一个新的话题,已经有七八十年的研究历史,所以锂金属在传统的业态电解链里面面临很大的挑战。
那么,解决锂金属面临的挑战就是用固态,做固态锂金属电池可能是把锂金属用上,也能把高压的材料用上,同时兼容安全可行的选择,这个是宁德时代目前在未来一个研发的布局。其实对固态电池大家也不陌生,包括学术界、产业界都在关注这个事情,可以把固态电池分为三代,第一代就是把传统的锂离子电池里面换成电解质,这样的优势并不明显,因为换成固态电池以后,能量密度、体积能量密度比现有的传统的锂离子要低,正负极极片里面也需要有。
第二代就是把负极换成锂金属,正极用传统的正极材料,可以用高压,再往下一代,因为负极用了锂,正极材料可以用不含锂的材料,可以用硫,其他不含锂的都可以尝试,这样能量密度会有进一步提高的空间。郭永胜介绍宁德时代做固态电池之前,对全球做固态电池的企业做了调研,可以看到做固态电池的是一些大公司,他们做的整体上都是在欧美这块。
总结一下,主要是锂金属和传统的正负极材料企业在做,固态电解质分为三种,一种是主要的聚合物,另外一种是氧化物,再有就是硫化物。做固态电池,这三重固态电解质,最主要的就是锂子电导的问题,传质是关键中的关键,因为锂子电导本身的电导率有很重要的关系。郭永胜介绍了这三种固态电池目前全行业的研究进展。
首先,在聚合物方面,在2011年的时候,法国的Polymer公司在伦敦投资了再固态电池的车,这个车也是试运行的出租车,这个电池用的是PEO类的聚合物,这个是他们一个性能,就是扣电水平是1300周以上。宁德时代前些年也做了研究,以稍微大一点的电池,不用扣电电池做,大电池能做到80%,大概600周的水平,也做了整体安全的性能,所以固态性能,无论是在剪开或者是弯折,安全性没有大问题,这就是为什么做固态电池重要的因素。