有哪些储能材料能完美替代锂电池?锂电池的下一代会是什么电池?
3c电池主要是钴酸锂。现在续命手段是向高电压做,成效明显。就是厂商出于安全性考虑,虽然有技术储备,实际应用相对保守。
动力电池今年主流跑的大多是
正极是三元ncm333/523/622 负极是石墨
纯电芯能量密度160–230wh/kg 做成pack后大约140-160wh/kg
正极嘛811不远啦,毕竟钴价一年翻三倍,现在一吨九万多美元可怕。
负极嘛现在业界认为行之有效的主要是氧化亚硅/石墨复合,能做到氧化亚硅含量10%左右。纯硅缺点太多,膨胀率300%。循环捉急,当然氧化亚硅/石墨复合的粘结剂比较重要。
这两个加一起可以把电芯能量密度提升50%就是到300wh/kg左右。时间节点大概在2020吧。那时候pack怎样都有个220wh/kg。跑400公里的车电池包就只要200多公斤了。相较于最初的动力电池磷酸铁锂/石墨解决方案提升接近3倍。
全固态目前业界普遍看法不会在2025以前到来。问题很多,一个是接触界面不稳定,实验室以扣式为主,做出叠片因为压力不足,经常发生固态电解质与电极材料接触不好,无法稳定充放电。第二是金属锂片没办法切的很薄目前业界最领先大概能切个35-50微米左右,侧面限制了应用。
目前的科技看来。没有任何一种其他储能材料能完美替代锂电池。锂电池下一代估计还是锂电。
总结一下,中国工业界来看
short term(2-3年),很好很强大,量产推进中
正极 ncm 811,nca
负极 si/c
隔膜pe涂覆勃姆石
mid term (5-10年)靠不靠谱没人知道,验证阶段
全固态(喵喵喵?)
富锂材料?(我富锂正极还能帮传统锂电续命十年???喵喵喵???)
long term (业界没人做,20年内也许有戏?妈哎,神仙打架)
锂硫
目前来看,锂离子电池下一代最可能是锂电池,最好是全固态锂电池。(锂金属为负极的电池)
我这里有一份美国能源部”battery 500”的规划,和大家分享一下。
这是一个为期五年、投资额5,000万美元的Battery500联盟,旨在将电动车电池的储存电量提升三倍,并将把资金中的20%用以赞助电池技术领域的小型“种子”研发项目。该联盟将打造能量比(specific energy)达到每公斤500瓦时(watt-hours)的电池组,而目前典型电动车电池组的能量比为每公斤170~200瓦时。
电池研究就像走钢丝,需要权衡价格,容量,安全性,充放电能力等一些参数。
我们可以从这份规划上看到:最近十年正极材料趋势是高镍材料,NCM811 NCA将会是研究和产业化的热点。国内的产业化,仅仅是NCM111、NCM523和622产业化,NCM811和NCA还不成熟,没有产业化,富锂锰基由于电压衰减和倍率性能差的致命缺点,还很难看到产业化前景。
目前负极硅使用含量很低,小于10%,后续研究集中在高含量在导电剂、粘结剂以及电解液匹配方面。
负极材料目标是使用高安全的金属锂材料。重点要解决锂枝晶带来的安全问题。