新型固態(tài)電池6年衰減不到10% 固態(tài)電池成下代鋰電技術(shù)制高點

• 2020年12月9日 HuangJiang來源：互聯(lián)網(wǎng) 495 26
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“十三五”期間，中國新能源汽車呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，同時，中國在新能源電池的核心技術(shù)方面也不斷傳來好消息，80歲的中國鋰電池第一人陳立泉帶著他的團(tuán)隊研發(fā)出了新型的電池材料。

固態(tài)電池是一種電池科技。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。固態(tài)電池被認(rèn)為是下一代鋰電技術(shù)制高點。

“十三五”期間，中國新能源汽車呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，同時，中國在新能源電池的核心技術(shù)方面也不斷傳來好消息，80歲的中國鋰電池第一人陳立泉帶著他的團(tuán)隊研發(fā)出了新型的電池材料。

80歲的中國工程院院士陳立泉是中國鋰電產(chǎn)業(yè)的奠基人，1996年，他帶領(lǐng)科研團(tuán)隊在國內(nèi)率先研制出鋰離子電池，率先解決了國內(nèi)鋰離子電池規(guī)?；a(chǎn)的科學(xué)技術(shù)與工程問題，實現(xiàn)了國內(nèi)鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化。

江蘇溧陽，陳立泉院士的得意門生李泓，帶領(lǐng)團(tuán)隊經(jīng)過二十多年的技術(shù)攻關(guān)，在一項鋰電池關(guān)鍵原材料上獲得突破，并在2017年進(jìn)行了量產(chǎn)。

據(jù)介紹，中科院物理所從1996年就開始研究納米硅，納米硅負(fù)極材料是他們自主研發(fā)的新材料，用它做成的紐扣電池，其容量是傳統(tǒng)石墨鋰電池的5倍。

新型固態(tài)電池研發(fā)

根據(jù)中研普華出版告《2019-2025年中國固態(tài)電池行業(yè)前景預(yù)測與投資戰(zhàn)略研究報告》分析顯示：

同時，李泓教授研發(fā)的新型固態(tài)電池，采用這款電池的無人機，續(xù)航增加20%，奧秘都在這塊電池的固態(tài)化正極材料上。

2018年，這里已經(jīng)完成了300Wh/kg固態(tài)動力電池系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，在車輛上搭載后，可以使整車?yán)m(xù)航里程增加一倍。在今年5月份，這類固態(tài)電池已經(jīng)開始在消費類電子產(chǎn)品中使用。

此外，不僅中科院物理所，很多企業(yè)也都在探索新能源電池的技術(shù)、新材料。在廣東珠海的銀隆新能源儲能系統(tǒng)研究院，一輛純電公交車正在進(jìn)行充電。

據(jù)工程師介紹，這輛搭載鈦酸鋰電池的公交車充電三分鐘，電量就從33%充到60%以上，僅僅8分鐘，公交車就已充滿了，電量顯示99%。

公交車線路固定，一般一個來回的公里數(shù)不會超過100公里，利用公交車司機休息的空擋，就可以充分發(fā)揮鈦酸鋰電池充電快的優(yōu)勢。而且工作溫度寬泛，在零下50℃的環(huán)境中，仍能正常充放電。

同時，該電池的循環(huán)放電壽命長，這家研究院，有一塊鈦酸鋰電池，在2014年開始就已進(jìn)行充放電循環(huán)試驗，如今已過了六年時間，充放電超過3萬次，電池容量只衰減了不到10%，性能十分優(yōu)異。

更值得關(guān)注的是，這款電池的熱失控保護(hù)性能更令人驚嘆，技術(shù)人員現(xiàn)場演示了鈦酸鋰電池跌落、針刺、切割試驗。特別是鋼針刺穿電池后，沒有發(fā)生燃燒、冒煙現(xiàn)象，而且電池還能正常使用。

固態(tài)電池成下代鋰電技術(shù)制高點

美東時間周二(8日)，美股固態(tài)電池創(chuàng)新企業(yè)QuantumScape大漲31.08%，盤中觸及59.99美元/股高點，較其上市首日開盤價上漲145%。

消息面上，公司當(dāng)天公開其最新固態(tài)電池研究成果，其電池可在15分鐘內(nèi)充滿80%的電量，在續(xù)航里程為300英里或更高的車輛上搭載，正常使用壽命將達(dá)到12年左右，同時測試表明，該電池在800次循環(huán)后并未衰退，相當(dāng)于24萬英里(38萬公里)的行駛里程。

在該技術(shù)突破中，柔性陶瓷電解質(zhì)被認(rèn)為起到了關(guān)鍵性的作用，該隔板使得電池能夠承受因汽車電流負(fù)載而出現(xiàn)的高溫高壓環(huán)境，不會出現(xiàn)故障，甚至在零下溫度中也能正常工作。

對此，馬里蘭大學(xué)的保羅·艾伯圖斯(Paul Albertus)表示，QuantumScape“打出了一個本壘打”，但同時也指出，“他們最終需要取得類似大滿貫的成績，才能將這項技術(shù)推向市場?！?/p>

據(jù)了解，固態(tài)電池被認(rèn)為是下一代鋰電技術(shù)制高點，工作原理上，其與傳統(tǒng)的鋰電池并無區(qū)別。兩者最主要的區(qū)別在于固態(tài)電池電解質(zhì)為固態(tài)，相當(dāng)于鋰離子遷移的場所轉(zhuǎn)到了固態(tài)的電解質(zhì)中。

與傳統(tǒng)鋰電池相比，全固態(tài)電池最突出的優(yōu)點是安全性。固態(tài)電池具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發(fā)的特性，固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池的核心，電解質(zhì)材料很大程度上決定了固態(tài)鋰電池的各項性能參數(shù)，如功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性能、高低溫性能以及使用壽命。

此外，固態(tài)電池電化學(xué)窗口可達(dá)5V以上，允許匹配高能正極，電池負(fù)極可以采用金屬鋰，提升理論能量密度，有望解決新能源汽車?yán)锍探箲]問題;同時可簡化封裝、冷卻系統(tǒng)，電芯內(nèi)部為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，在有限空間內(nèi)進(jìn)一步縮減電池重量，體積能量密度較液態(tài)鋰離子電池(石墨負(fù)極)可提升70%以上。

固態(tài)電池行業(yè)全球軍備競賽

目前，固態(tài)電池領(lǐng)域進(jìn)入“軍備競賽”階段，主要有歐美、日韓和中國三大陣營。歐美車企對固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)關(guān)注度較高。車企通過收購、投資在固態(tài)電池領(lǐng)域中美國高校衍生的初創(chuàng)企業(yè)如Solid Power、SolidEnergy Systems、Ionic Materials 、Quantum Scape 等以獲得技術(shù)儲備。

日本車企在固態(tài)電池上的研發(fā)起點相對較早，最早入局的豐田在2008年就與固態(tài)電池創(chuàng)企伊利卡(Ilika)展開了合作，2019年初，宣布與松下合作。三菱、日產(chǎn)、松下等大部分企業(yè)紛紛加速布局固態(tài)電池行業(yè)，爭取早日實現(xiàn)量產(chǎn)。

中國方面，雖然起步較晚，但越來越多企業(yè)已參與其中。參與主體包括中科院化學(xué)所、中科院青島能源所、中科院寧波材料所等研究機構(gòu)，贛鋒鋰業(yè)、寧德時代等電池企業(yè);更有其他領(lǐng)域企業(yè)看好固體電池跨界投資，如以汽車零部件為主的萬向集團(tuán)、新能源汽車比亞迪等。

雖然固態(tài)電池尚未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，但全球預(yù)計2020年準(zhǔn)固態(tài)鋰電池會實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，到2025年全固態(tài)鋰電池將最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。根據(jù)中銀國際測算，全球固態(tài)鋰電池的需求量在2020年、2025年、2030年分別有望達(dá)到1.7GWh、44.2GWh、494.9GWh，2030年全球固態(tài)電池市場空間有望達(dá)到1500億元以上。

想了解更詳實的中國固態(tài)電池行業(yè)未來趨勢及發(fā)展前景分析請點擊中研普華出版的《2019-2025年中國固態(tài)電池行業(yè)前景預(yù)測與投資戰(zhàn)略研究報告》

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  2019-2025年中國固態(tài)電池行業(yè)前景預(yù)測與投資戰(zhàn)略研究報告

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