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中外重金布局固态电池:蓄能提升50% 普及或需十年

[ 尽管看好固态电池的发展前景,但吉野彰认为,如果单从价格方面考量,固态电池要与锂离子电池竞争,恐怕还得等上10年。 ][ 据了解,半固态与全固态电池的综合成本是现有锂电池的两到三倍,中金公司预计,至2025年,国内有望实现部分关键材料的突破与配套,批量化的成本降低。“未来10年,锂离子电池仍将主导电池行业。”吉野彰对第一财经记者表示。 ]电池技术的发展重新定义了能源,从智能手机到电动汽车,电池技术已无处不在。日前,在斯德哥尔摩大学举行的一场面对1000位公众的公开讲座上,因发明锂离子电池而分享2019年诺贝尔化学奖的日本科学家吉野彰(Arika Yoshino)表示:“锂离子电池在创新中将扮演非常重要的角色,并引领可持续社会的发展。”但电池技术还有进步的空间,吉野彰认为,固态电池的前景就非常广阔。相比传统锂离子电池,固态电池的能量密度和安全性更高。机构预计,固态电池将在十年后量产。国内外公司持重金进入,国内的个别企业早已抢先布局,部分企业已具备小批量生产能力。锂离子电池的两大难题上世纪80年代初,当吉野彰还在实验室里开发新型电池技术的时候,他根本没有想到锂电池将会成为未来电池技术的中心。“那个时候,我想它们可能只能用在8毫米的摄像机里面。”吉野彰笑称,“今天人们几乎已经离不开它们,从智能手机到所有的电子产品,包括电动牙刷和电动小摩托。”从早期的铅酸电池,到丰田等日企主打的镍氢电池,再到2008年特斯拉roaster使用的锂离子电池。传统液态锂离子电池已引领动力电池市场十年,但安全问题引发关注。2016年,三星召回了250万部Galaxy Note 7智能手机,原因就是锂离子电池起火。随着锂电池的普及,锂电池的安全性也越来越受到关注。国际第三方检测、检验和认证机构德国莱茵TUV集团相关负责人向第一财经记者表示:“锂离子电池生产与应用行业安全问题日益严峻。”在国内,莱茵TUV集团已经与宁德时代(300750.SZ)签署全球框架合作协议,双方将围绕电池、储能系统、生产设备及生产过程展开全方位合作。在安全性之外,锂离子电池最大的问题是蓄能。即便是今天最先进的锂离子电池,也只能存储石油或者航空煤油能量的很小一部分,这也打压了诸如电动飞机这类更大计划的雄心。但电池蓄能的提升有助于通过可再生能源的利用应对气候变化问题。航空碳排放每年都要达到5亿吨的量,电池技术的提升将使得新能源变革成为可能。在2019年的巴黎航展上,以色列航空领域的初创公司Eviation就展示了一架使用清洁能源作为动力的全电动商用飞机的原型机,未来希望能够替代30%的300英里以下的短途飞行。而如果电池的能量密度能够得到进一步的提升,那么未来高速公路上的大型货车也将能使用电动动力来替代燃油。固态电池储能提升50%吉野彰承认,电池技术还有待进步,但好在已经找到了一些“很有意思的方法”。吉野彰对第一财经记者表示:“我认为固态电池代表了未来的一个方向,固态电池在基础研发方面已经取得了重大的突破性进展,而对于大规模量产的研发技术也正在进步。”固态电池是采用固态电解质的锂离子电池,由于固态电解质取代了传统锂离子电池中可能燃爆的有机电解液,解决了高能量密度和高安全性能两大难题。在相同能量下用固态电解质取代电解液的电池,具有更高的能量密度,同时拥有更大的功率和更长的使用时间,是下一代锂电池发展的大趋势。“固态电池能够比锂离子电池存储能力提升50%。”固态电池生产商Solid Power首席执行官、美国科罗拉多大学教授Douglas Campbel表示,“由于锂离子电池有液体,因此有安全隐患,固态电池更加稳定。”但固态电池也存在挑战。比如Solid Power正在开发的电池对锂的金属形态有很高的要求,但这种金属是非常难以处理的。另一个问题是金属锂还不能被大规模地工业化提炼,因此很难得到足够多的工业用锂。与吉野彰分享诺贝尔奖的英国科学家威廷汉表示,固态电池可能会率先在智能手机等小型电子产品中应用。“因为在大规模系统中应用仍然存在很大的问题。”威廷汉称。尽管看好固态电池的发展前景,但吉野彰认为,如果单从价格方面考量,固态电池要与锂离子电池竞争,恐怕还得等上10年。据了解,半固态与全固态电池的综合成本是现有锂电池的两到三倍,中金公司预计,至2025年,国内有望实现部分关键材料的突破与配套,批量化的成本降低。能源研究机构Wood Mackenzi分析师Rory McCarthy也表示,固态电池以及其他新的电池技术都面临的一大挑战是与锂离子工厂的竞争,由于锂离子工厂正在全球扩张,因此生产成本将快速下降。而建立一座工厂的时间周期基本要4~5年才能全面投产,资产回报要等上10年左右。“未来10年,锂离子电池仍将主导电池行业。”吉野彰对第一财经记者表示。普及还要等上十年固态电池作为业界公认的下一代锂电技术,或许将在十年后真正普及。恒大研究院预计,固态电池技术真正成熟可能需要等到2025年前后,真正具备量产能力可能需要等到2030年前后。研究机构预计,到2030年,全球固态电池需求有望接近500GWh。当前,全球多家巨无霸车企对于固态电池都在投入重金竞相研发。日韩以大公司主导技术研发相对领先,欧美以初创公司为主积极布局。据Yole统计,2018年全球布局固态电池的大公司占比约50%。其中以丰田、宝马、大众、现代等车企为主,包括三星SDI、LG化学、优美科等传统锂电池及材料厂商。欧美国家主要科研机构,如麻省理工学院、科罗拉多大学等科研机构先后衍生出SolidEnergy System、Solid Power等初创企业,并获得车企等融资。国内方面则以产业链公司与科研机构为主导,台湾辉能、卫蓝新能源、清陶能源等部分企业具备小批量生产能力。台湾辉能、24M率先步入商业化,清陶能源已建成0.1GWh固态锂电池产线,卫蓝新能源和中科院物理所合作并拥有固态锂电池试制线。赣锋锂业(002460.SZ)于2017年和中科院宁波材料所合作设立固体电解质材料工程中心,2018年启动2亿瓦时固态锂电池中试生产线建设项目。国轩高科(002074.SZ)研发的半固体电池现已处于实验室向中试转换阶段。宁德时代则推进聚合物和硫化物基固态电池方向的研发工作。此外,上汽集团(600104.SH)、天齐锂业(002466.SZ)、万向等已参投固态电池企业。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 来源:第一财经
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2019年电池领域取得六大重要进展

2019年诺贝尔化学奖授予三位科学家——美国学者约翰·古迪纳夫、斯坦利·威廷汉和日本学者吉野彰,表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。当前,锂离子电池广泛用于电动汽车等领域,全球正在变成一个“可移动充电的世界”。2019年,电池领域出现了多项重大技术进展。高温下可安全充电通常,锂离子电池充电超过60摄氏度会大幅缩短电池寿命。2019年10月,美国宾夕法尼亚州立大学发布了一项新技术,将镍箔附着在电池的负极端,锂离子电池温度在10分钟内可以达到60摄氏度,充电完成后快速冷却,可以把高温对电池的有害影响降至最低,目前已安全充电1700次。充电同时可“捕捉”二氧化碳二氧化碳是影响气候变化的重要气体,如何把“废气”变成“宝”是各国科学家关注的重点。2019年10月,美国麻省理工学院发布一种新型电池——“电摆”电池,可以“捕捉”空气中的二氧化碳。通过将聚蒽醌化合物涂在电极的两端,电池在充电的同时可以吸收空气中的二氧化碳。7000个充电周期后,电池容量仅下降了30%。目前,研究人员计划将“电摆”电池充电周期提高到2万至5万个。锂—二氧化碳电池可完全充电锂—二氧化碳电池是一种极具吸引力的储能系统,其能量密度是普通锂离子电池的7倍以上。然而,在充电过程中,锂—二氧化碳电池会积累过多的碳物质,导致充电效率越来越低。2019年9月,美国伊利诺伊大学芝加哥分校发布了一项新技术,利用电池阴极内置的二硫化钼的“纳米片”以及由离子液体和二甲基亚砜组成的混合电解质,有效防止电池碳堆积。目前,该型电池已完成了500个充电周期测试,充电效果良好。具有熔融硅核心的电网级储能风能、太阳能、地热等可再生能源可以产生大量电能,但同时需要建设大量的储电设备。2019年4月,澳大利亚一家公司推出了一种新型热能设备,采用模块化电池,可以储存任何来源的电能。该设备利用电能先熔化绝缘室内的硅,再将热能转化为电能。该热能储电设备的一大优点是熔融硅不会像锂一样降解。在测试中,热能设备在3000个测试周期中未出现退化迹象,使用寿命预计可以达到20年。在同等容量下,热能储电设备的储能是锂离子电池的6倍,但单价只有锂离子电池的60%至80%。能量密度翻倍与传统燃料相比,电动汽车锂离子电池的能量密度仍显不足,不增加电池重量就难以提高车辆续航里程。2019年10月,澳大利亚迪肯大学前沿材料研究所发布一项新技术:新型电池使用锂金属阳极,避免了传统易燃的挥发性液体电解质,充电更加安全。电池重量不增加,就可以使锂离子电池的能量密度增加一倍,有效提升电动汽车的续航里程,让电动飞机的续航里程也更具有意义。全球最大储能项目扩建2017年,特斯拉赢得了世界上最大的锂离子电池的合同,为澳大利亚南澳大利亚州建造12.9万度储电设备,最大输出功率达到了100兆瓦。根据最新一项协议,澳大利亚南澳大利亚州要求特斯拉将该项目最大储电容量和输出功率提高至19.35万度和150兆瓦。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 来源:中国交通新闻网
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2020年动力电池技术进化引发新能源市场变革

随着电动汽车动力电池技术的快速发展,动力电池系统能量密度从最初的不到100wh/kg已经发展到目前的180wh/kg。而据动力电池业内人士表示,2020年动力电池单体能量密度超过300wh/kg,系统能量密度达到240wh/kg已无悬念。如果对240wh/kg这个数字没有什么概念的话,那如果说一台紧凑级纯电动汽车充满一次电能够行驶超过800km,就能够清楚的知道这个系统能量密度240wh/kg是什么意思了。电动汽车可以跑的更远的同时,一个重要问题出来了:充电效率跟续航里程一样,制约着电动汽车的发展和普及。随着三电系统电压的提升,原本400伏电压平台将逐渐的被摒弃,而以保时捷Taycan为代表车型的800伏电压平台,以及比亚迪为代表的600伏电压平台,将逐渐取代老旧的400伏电压平台。除了系统成本降低、效率提升之外,高电压系统最大的好处就是让电动汽车的充电效率大幅提升。以保时捷taycan为例,保时捷taycan的充电功率最高达到了250千瓦,充电5分钟可行驶100公里。而目前市场上销售的绝大部分车型的最高充电功率仅仅维持在60-80千瓦左右。而以国家电网为主导的360千瓦快充标准及整车应用,也将合适时机与北汽新能源联合推出。可以想象,2020年及以后的2年内,电动汽车单次续航里程以及充电效率将基本上解决。一台单次充电续航800公里、充电时间只有20分钟左右的电动汽车,已经基本上具备了颠覆传统燃油汽车的能力。冬季电动汽车续航里程缩水,又一个重要问题出来了:在气温低至-20℃的冬季室外使用手机,续航能力将大大降低,基本上10分钟左右手机就会直接关机。这是锂离子电池的特性,低温环境下电池活性会迅速降低导致。同理,一台电动汽车在冬季的低温环境下正负极之间的离子移动将变得困难,对应的电池的活性也将大大的降低。所以,很多电动汽车车主在冬季使用车辆的时候发现,续航里程往往只能达到其他季节的一半左右的表现,同时充电的效率也大大的降低,甚至于在较为极端的环境下根本充不进去电。似乎动力电池热管理已经成为业内的最大难题。如果没有好的解决方案,电动汽车在高纬度地区的普及将大大受阻。这个问题如何解决似乎已经成为业内的最大痛点。如何解决动力电池极端气候充放电效率不足,另一个重要问题出来了:现在,已经有很多的车厂或动力电池厂商,通过物理保温的方式给电池系统加上隔热性能较好的保温材料。这样一来,动力电池总成在冬季低温环境下的确可以获得较好的保温效果。通过物理隔热可以缓解冬季低温环境动力电池活性降低、续航里程严重缩水的问题。但是夏季高温环境下,动力电池散热弊端又显现出来。目前三元动力电池普遍都有热稳定性差,动力电池温度超过200℃就会造成热失控,并导致电池起火甚至爆炸的危险。相交于冬季续航里程严重缩水,夏季动力电池热失控起火爆炸的危害似乎更甚。所以最近两年采用物理隔热的方式的还较少。没有办法彻底解决高温环境下的热失控的问题,冬季低温环境的保温或者加热的需求似乎需要靠边站。而目前我们在市场上能够买到的电动汽车,更多的在高温热失控方面做足了功课,汽车厂商宁肯冒着冬季被广大的用户诅咒和谩骂,也不愿意冒着高温热失控导致车辆起火爆炸的风险,去解决冬季低温环境的续航严重缩水的问题。难道真的就没有解决的办法了吗?其实从今年开始,国内的部分动力电池厂及整车制造商,已经开始在这方面持续的探索、测试并取得了一定的成绩(装车验证)。首先,在动力电池包结构方面,明后两年原本异形结构的动力电池技术将逐渐的变成平板动力电池技术。原本在后座椅下面凸起或者做成“土”字形的动力电池总成将被逐渐淘汰。而纯平面的超薄方形电池技术和成品将逐渐普及并装车全面应用。其次,动力电池总成的厚度也将控制在10-15mm左右,而容纳电芯的模组结构也将取消,取而代之的是电芯单体直接成组的结构(也就是宁德时代所宣传单CTP cell to pack结构)。随着动力电池总成结构的改变,热管理系统技术和控制策略也将发生根本的改变。动力电池总成内部的电芯(单体)被侧向设定,电极一面将布置在电池总成的外侧并放置导热槽结构,确保一旦发生热失控的时候,能量流将通过导热槽的预设渠道释放至动力电池总成外部。同时,在电池单体之间通过气凝胶隔热(保温),避免或减缓电芯热失控后对旁边电芯影响,延长电池总成能量释放的时间,给乘员提供更长的逃生时间。在高温热管理方面,除通过BMS(电池管理系统)多点监控电池温度的变化之外,平板式的“口琴管”结构将铺满整个动力电池总成上下表面,“口琴管”结构中间流通的冷却液通过主动式循环将多余的“热量”迅速的循环并由水冷板模组接入电动压缩机带来的“冷量”进行交换式主动冷却降温。在低温热管理方面,除通过PTC模组加热冷却液(不超过35℃)让电池迅速升温之外,在热循环结构之上也同时采用了隔热性能良好的保温材料进行包覆。确保在极端低温环境之下尽量保持动力电池内部电芯的温度处于15摄氏度以上。而保温材料下层的“口尽管”结构也能够在夏季高温工况拥有迅速释放“热量”的能力,避免热失控的发生。笔者有话说:新能源情报分析网早在2006年开始追踪新能源技术军用化和民用化发展。由于在2014年之前,中国新能源未能形成完整、成熟且低成本的全产业链,以至于制约新能源车发展的动力电池技术不能很好地“通过市场手段”推广。2014年之后,中国开启新能源核心技术、整车应用及全产业链作为重要政策全速发展的新时期。今天,通过各大动力电池厂及少数整车制造商的持续努力,在未来的两年之中,电动汽车不论是在续航里程还是在充电效率、亦或是冬季低温环境下性能保持等方面,将有发生非常巨大的变化。而在这些性能短板全部补齐之后,电动汽车与燃油汽车全面竞争的时代也将正式的拉开序幕。至此,电动汽车目前的售价远比同级别的燃油汽车价格贵很多,凭什么跟燃油汽车直接竞争?关于这一点,笔者想说的是,全面竞争的开始一定是从高品牌附加值(比如说保时捷Taycan、特斯拉、奔驰、宝马、奥迪等等高溢价产品开始)开始与燃油汽车直接竞争,至于低价格的普及型产品要么集中在营运性质车型上,要么需要等到新能源汽车产业规模足够大,整体成本能够与燃油汽车抗衡的时候才会出现大面积替代的发生。文/新能源情报网特约评论员

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 来源:新能源情报分析网
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行业洗牌加速 动力电池企业急谋出路

中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会最新公布的数据显示,截至11月,我国动力电池装机量连跌四个月。目前,新能源汽车配套的动力电池企业数量不足70家,仅11月就有两家企业倒闭。行业淘汰赛升级,企业纷纷寻求新出路。利润整体下滑中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部数据显示,1-11月,动力电池累计装机52.47GWh,同比累计增长18.94%,增长幅度进一步收窄。据了解,仅11月就有30家动力电池企业同比增速处于负增长。目前,我国动力电池企业装机量前三分别为宁德时代、比亚迪、国轩高科。财报显示,宁德时代第三季度净利润下滑7.2%,比亚迪狂降88.58%,国轩高科微增3%。受装机量下降与整车利润的影响,动力电池整体盈利水平不断下滑。中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙表示,由于下游新能源车企资金链压力,同时上游材料价格居高不下,动力电池企业的利润空间被严重挤压,在夹缝中艰难求生。据知情人士透露,动力电池相关产品的盈利能力已经较前两年出现大幅萎缩,电池企业已经处于微利甚至亏损状态。业内人士指出,国内一些动力电池企业为了活下来,开始重新回归3C电池领域或转向储能行业,跨界而来的上市公司或收缩投资或直接回归主业。行业进入洗牌期中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部数据显示,11月份车用动力电池装机量为6.29GWh,同比下滑25.38%。从电池分类来看,相关统计显示,三元电池、磷酸铁锂电池装机量分别为3.8GWh和2.5GWh,同比分别下降30.8%和24%。其中,新能源乘用车装机电量约3.88GWh,同比下滑28%、环比增长29%;新能源客车装机电量约1.77GWh,同比下滑21%、环比增长183%;新能源专用车装机电量约0.64 GWh,同比下滑49%、环比增长43%。总体来说,今年8月开始,受补贴政策退坡影响,新能源汽车三大车型动力电池装机量同比大幅下滑,厂家利润减少,对于资金实力不够雄厚的企业来说,将很难支撑。行业观察人士墨柯认为,未来动力电池行业竞争会更加激烈。“第一,补贴退坡严重,车企会向电池厂家进行压价,电池厂家的利润就会减少;第二,账期可能会恶化,资金实力不强的企业难撑很久。海外电动汽车市场只有那么四五家电池厂,国内市场也将类似,最终只留下10家左右。”与下游车企联姻今年6月,《汽车动力蓄电池行业规范条件》(以下简称“《条件》”)(工业和信息化部公告2015年第22号)废止,第一、第二、第三、第四批符合规范条件企业目录同时废止。换言之,中国动力电池企业的保护政策正式退出舞台,我国动力电池企业被推至市场前沿。为此,很多企业着手应对未来市场变化。宁德时代去年与东风汽车合资创办东风时代电池系统有限公司,今年和丰田在NEV动力电池领域建立全面合作伙伴关系。截至目前,宁德时代已经和与一汽、吉利、上汽、北汽、东风、广汽、沃尔沃等车企均达成深度合作关系。排名第二的比亚迪一直自供电池,在市场下滑的情况下,弊端开始显现。自身新能源汽车增长放缓甚至下滑,直接拖累了电池装机情况。为改善不利境况,比亚迪与丰田汽车签署合作协议,双方将共同开发电动车,计划到2024年,比亚迪将与丰田在日本推出共同研发的电动车。除了两家龙头企业外,排名第三的国轩高科也与北汽新能源、众泰、奇瑞等新能源乘用车车企达成了合作,通过合资建厂、交叉持股等方式不断增加新能源乘用车市场的权重。随着市场需求进入降温阶段,动力电池企业与车企之间的关系更加微妙。业内人士表示,未来动力电池企业的竞争很大程度上就是成本竞争,本土电池生产企业必须围绕降低成本深耕细作。如动力电池企业能够在电池回收处理方面与车企展开有效合作,甚至二者在盈利模式上形成紧密的利益共同体,不仅可以对原有客户形成强力粘连,而且还有利于拓展新客户。

作者: 韩逸飞 来源:中国能源报
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不要错失退役电池循环利用这块市场大蛋糕

车载退役电池的循环利用大幕已然开启,市场大蛋糕正在被悄然分食。日本丸红公司日前与中国造车新势力拜腾进行资本合作,并在出行服务、能源解决方案等达成战略合作。有分析称,丸红此次合作拜腾的目的之一是从电池产业链的最初阶段着手,确保获得使用完毕的车载电池,从而开展循环利用,改造成为大型电池储能设备。看中这块市场蛋糕的还有日本贸易商行伊藤忠商事,今年10月29日,伊藤忠商事与比亚迪合作,双方将建立合资企业,将汽车废旧电池利用在可再生系统当中。此外,特斯拉今年上半年也对外宣称,正在研发一种电池回收系统,通过该系统提取退役电池中的锂和钴等关键矿物与电池中的铜、铝和钢等,并用于生产新电池。笔者认为,无论是用于储能系统,还是新电池生产,电池的回收利用将成为汽车行业新的经济增长点。我国传统汽车发展起步较晚,不过在新能源汽车的发展中,可谓与其他国家站在同一起跑线,并不断抢占市场先机。值得注意的,电池方面的能量密度正在飞速提升。威马官方宣布将会在2020年北京车展上推出全新纯电动轿车“7系”,其综合续航里程或将会超过700km;广汽蔚来旗下独立品牌“HYCAN 合创”首款量产车型HYCAN 007将于明年4月上市,这款智能纯电动SUV的NEDC工况续航里程可达643公里。从今年纯电车型续航里程500公里成“标配”,到明年的“破6达7”,电池密度越来越高,早期服役且续航里程较少的纯电汽车也将面临被车主淘汰的境遇。不过,这将为电池回收备好充足的“粮草”。新能源汽车的发展,离不开各个环节的充分支撑,电池的安全与续航,充电桩的密度与便利性,退役电池的回收再利用等,都需要齐头并进,才能让新能源汽车真正得到消费者的认可。去年工信部就曾出台政策,动力电池回收实行生产者责任延伸制度,要求车企承担电池回收的主体责任。从实际情况看,一些车企也在积极尝试,但是在回收再利用方面取得突破的少之又少。当然,因技术难度、电池标准不一、回收资质等原因,造成退役电池回收利用难的问题也存在。但正因为有难度,才更需要企业下大力气攻克这一难度,勇当行业标杆,才能在蓝海中拔得头筹。笔者认为,我国退役电池的回收利用的脚步应该再快一些,标准体系的建设应该更完善一些,提前做好谋篇布局,不留一丝喘息的时间,才能既不输在起跑线,又能在马拉松中不落队,吃到这个市场大蛋糕。□新京报汽车评论员 秦胜南

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 来源:新京报
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固态电池真的能提前量产吗?

近日,某自媒体平台称,固态电池将提前量产。而根据中国科学院院士欧阳明高的预测,全固态电池估计在2025-2030年后才会实现商业化。中国市场上比较被市场关注的固态电池企业,目前发展的都不是全固态电池。得出固态电池提前量产的言论,来源于辉能科技推出的NCM811+石墨负极的类固态电池,软包电芯密度可以达到255Wh/kg。这款电池在CES 2019上展示过,整包内含4个大电芯,能量密度接近于宁德时代石墨负极的NCM811一代电池。根据搭载宁德时代NCM811电池的宝马X1插混车试验数据显示,虽然该电池单体能量密度已经超过240Wh/kg,但是在1C的充放条件下,能量密度仅为213Wh/kg,低于当前主流的NCM523电池。辉能之所以够达到如此高的能量密度,主要得益于其正负极材料体系,以及固态电解质重量轻的特点,所以起点上就比液态电池有优势。并且随着电解质变成固态,重量上会有所减轻,负极由石墨升级为硅基材料,能量密度会有进一步的提升。但是,高能量密度的固态电池,意味着锂离子数量多,如何在短时间内把这么多锂离子运输过去呢?此外,有资料显示,氧化物体系室温下电导率约10-6-10-3S/cm,而传统液态电解质的离子电导率为 10-2S/cm左右。辉能坚持氧化物体系的固态电池路线,和液态电解质存在着量级的离子电导率差别,意味着除了锂离子数量多,运输的阻力也增加了。这些问题,都是固态电池商业化的眼中钉肉中刺。对于内阻高、充电困难的问题,辉能在2018年给出的解决方案是用锂陶瓷电池替代传统锂电池的核心部分,并宣称生产的固态锂电芯的内阻值能降到一般液态电池的水平,锂陶瓷电池确实在一定程度上能提高离子电导率,所以自然能减轻内阻高、充电困难的问题。根据辉能此前提供的数据来看,2019年能实现5C倍率12分钟充电91.70%。但是宁德时代在4C-5C的情况下,能实现12-15分钟充电80%。难道辉能已经在快充技术上,突破了固态电池的壁垒,实现了跟市面上比较优势的充电技术同等水平,甚至更优?这个还是需要冷静下来看一下。此外,在快放方面,辉能还宣称其电池5C放电能力和SONY的18650同等级,而且温升大幅低于18650。虽然在能量密度和快充能力上,辉能给出的数字很有杀伤力。但是,在循环性能上,辉能明显不够强势。辉能推出的NCM811电池在1C放电倍率情况下完成1300次循环后余电在80%以上,基本上三四年就要退休了。但是宝马X1上的宁德时代811电池,经历2500次循环之后,也能保持80%以上的容量。循环寿命的差别可想而知。循环寿命或许就是辉能NCM811电池比较明显的软肋了。在技术层面上,界面和锂枝晶的问题也一直存在。另外一个软肋就是成本问题了。NE时代此前也撰文论述过,就氧化物固态电池来看,生产过程成本仍然占比超过50%,相比于锂离子电池(过程成本仅为20-30%)仍然明显偏高。而且NE时代根据机构研究表明,如果固态电解质LLZ下滑到50$/kg的价格,并实现大量量产的话,最终全固态电池的加工和材料成本有望下降到140-350$/kWh,而目前三元锂电池电池系统价格为1.1元/wh。而辉能此前测算结果显示,固态电池在cell层面成本要高出液态电池,即使产能达到20GWh时,固态电芯成本仍是液态的1.1倍。到PACK层面,当产能达到20GWh,实现一定的规模效应,固态电池的成本是液态的98%。若是类固态电池MAB技术,PACK成本会更低,大约为竞争对手的七成。很明显,辉能将降本集中在MAB技术和规模效益上,规模效益的达成是一条很长的路。而且辉能还表示氧化物电解质需要高温烧结,但是不利于大量量产,所以会选择以压合方式代替高温烧结。辉能宣称2023年全固态电池试产,2024年全固态电池要量产。五年的时间,要解决技术问题和成本问题并且达到量产,而且量产最起码是GWh的生产规模,并且还需要成熟的产业链支撑,五年的时间,似乎也是有点不够用。此前丰田前研究专家在NE时代电池大会的论坛上明确表示,全固态电池很难量产,因为存在露点管理和粘合方面的问题,而且很难解决。所以全固态电池是否能提前量产,真的是打了一个大大的问号。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 来源:NE时代