固态锂电池会取代三元锂电池吗?
来源：宝鄂实业
2019-12-15 20:48
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固态锂电池会取代三元锂电池吗?近年来，随着新能源汽车的发展，安全、可靠、耐用的电池已成为公众关注的核心部件之一。作为一种新能源汽车动力的三元锂电池组，随着时代的发展，其硬件水平已经达到了发展的极限。继三元锂技术之后，固体锂电池有望成为新能源汽车的新动力源。
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固态锂电池会取代三元锂电池吗?
动力电池是电动汽车的“心脏”，价格占整车的一半以上。因此，电池技术对新能源产业的发展至关重要。如果目前水基锂电池容量的“瓶颈”无法突破，整个行业很可能陷入困境。
固体锂电池的优点
固体锂电池确实有很多优点，因为固体电解质具有不易燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等特性，不会使车辆自燃事件发生，大大提高了安全性，确实是电动车电池材料的理想选择。
由于传统锂电池使用有机电解质，在发生过充、内部短路等异常情况时容易导致电解质升温，从而造成自燃甚至自爆安全隐患。固态电池是以固体材料为基础的不燃、不腐蚀、不挥发、不泄漏等条件，其安全系数比锂离子电池具有先天优势。
目前，锂电池下的系统性能已接近极限。甚至特斯拉下的电池组NCA18650电池可以达到250瓦特时的能量密度/公斤,和21700年的电池应用于Model3可以达到300瓦特时的能量密度/公斤,支持400到500公里的范围,仍不能解决里程焦虑。
固体电池电解液不需要膜和电解液，也没有泄漏、腐蚀等问题，可以简化电池外壳和冷却系统模块，进一步减轻电池模块的重量，达到节能的效果。此外，新的阳极和阴极材料可以使电化学窗口超过5V，从根本上提高能量密度，有望达到500瓦时/公斤。
目前主流电动汽车普遍使用的三元锂电池组存在一定的缺陷，因为三元锂材料无论从化学结构还是电池结构上都很容易发热。如果压力不能及时传递出去，电池就有爆炸的危险，今年发生了几起电动车自燃事故，也很大程度上是因为这个原因。
在电池寿命方面，三元锂电池的能量密度也面临着难以突破的瓶颈。如果要增加能量密度，只能增加镍的含量或者添加CA，但是高镍的热稳定性很差，容易发生剧烈的反应。所以目前，唯一的选择是电池容量和安全。
即使是在技术研发方面非常擅长的丰田也表示，固态电池要到2030年才会量产，这表明固态电池的研发仍然面临一些困难。事实上，由于固态电池不需要液体渗透，只需要固体电解质将阳极与阴极分开，因此金属材料的选择就变得至关重要。
目前，该技术最大的挑战在于固体电解质的电导率普遍低于液体电解质，导致当前固态电池整体效率低下，内阻高。因此，固态电池暂时不能满足快速充电的要求。现在，由松下、宁德时代的企业主导的三元锂电池组研发技术已经“完美”，即使在短时间内研发出固体锂电池，也难以实现量产。
毕竟，一项新技术走向世界，总是需要企业具备相应的产品量产能力，才能实现大规模推广应用。虽然目前固体锂电池仍然面临很多问题，在能量密度方面并没有太大的优势，但是它确实具有很高的安全性，如果能够开发出合适的金属材料，或许整个动力电池行业，将迎来一个新的突破。
