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我国固态电池发展现状:能量密度已可达300Wh/kg

  • 2019-12-03
  • 来源:EnergyTrend储能
固体电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,也有望克服当前困扰整个锂电池行业的锂枝晶问题。同时,固态电解质的绝缘性使得其可以把电池正极与负极阻隔,从而做到有效避免正负极接触发生短路的隐患。

近日,万向一二三(A123) 与Karma汽车达成了长远战略合作。A123将为Karma汽车的增程式和纯电动产品提供安全、长寿命、高功率的电池解决方案。

据了解,A123针对Karma汽车不同的产品,提供了不同的电池组产品。其中,为Karma REVERO GT/ GTS提供20/26Ah 增程式电池组;为Karma E-KLIPSE 平台下的增程式产品提供49Ah 增程式电池组;为Karma E-KLIPSE Hyper Car提供78Ah纯电动电池组;为Karma未来车型提供固态电池技术产品。

固态电池:2.0版本的锂离子电池

本质上,固态电池的原理和“传统”的锂电池是相同的,都是靠着锂离子在电池的正负两极之间穿梭往来,实现充放电的功能。不同的是,固态电池中的电解质是固态的,而传统锂电池的电解质是液态的。

固态电池可以说是为了解决传统锂离子电池的不稳定性而产生的。固体电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,也有望克服当前困扰整个锂电池行业的锂枝晶问题。同时,固态电解质的绝缘性使得其可以把电池正极与负极阻隔,从而做到有效避免正负极接触发生短路的隐患。

此外,高能量密度、体积减小也是固态电池受到大家青睐的关键原因:固态电池采用固态电解质之后,可以直接用金属锂做负极,这样就可以明显减轻负极材料的用量,提升整个电池的能量密度。此外,由于采用了固态电解质,正负极之间的距离可以缩短到只有几到十几个微米,这样动力电池的厚度就能大大降低,从而减小电池的体积。

全球产研现状

目前,在产业化进程中,已呈现出多方角逐的局面。以丰田为龙头的日本企业依靠国内政策的有力扶植和自身强大的研发实力走在了世界前列,日本针对全固态电池的研发主线,已经从最初的探索高性能的电解质材料,逐步转移到解决诸如电芯的试制、制造工艺的开发、充放电循环寿命等课题之上。研究重点已经进入了根据不同的应用,尝试正极材料和负极材料的适当组合,以及尝试实现大规模量产的制造工艺开发的阶段;美国则拥有一大批高校衍生的初创企业,如QuantumScape、SEEO、Solid Power、Solid Energy Systems、Ionic Materials 等,这些初创公司以其在固态电池技术方面的先进性,确保美国进入全球固态电池研究水平的第二梯队;韩国三大电池生产商三星 SDI、LG 化学、SK 创新则选择联合开发。

目前,我国固态电池的发展正处于产业化的前期,有部分企业虽然具有相关产品的量产水平,但技术仍不够成熟,应用领域也较为狭窄,距离固态电池真正意义上的产业化还有一段路要走。国内正在进行固态锂电专利布局的企业包括江苏清陶能源、比亚迪、桑顿新能源、赣锋锂业、北京卫蓝、国轩高科、宁德时代等。此外,如珈伟股份、万向、鹏辉能源、横店东磁等也都宣布涉足固态电池领域,但大部分企业仍处于规划布局阶段。

江苏清陶能源:

2018年据报道,江苏清陶能源已在华东昆山部署了一条固态电池生产线。报道称,该生产线的年产能为1亿千瓦时(计划到2020年增至7亿千瓦时), 与容量为250至300千瓦时/公斤的新一代锂电池相比,其固态电池的能量密度已经超过了400千瓦时/公斤。据悉,该产线已于2018年11月投产。

2019年7月5日,清陶新能源年产10GWh固态锂电池项目签约仪式在宜春举行。据悉,该项目将分两期建设:项目一期投资5.5亿元,将建设年产1GWh固态锂电池项目,计划今年年底投产;项目二期投资49.5亿元,2020年6月30日前开工建设,开工后两年内全部投产,产能为9GWh。

此外,清陶新能源还与哪吒汽车达成合作,二者将共同推进固态电池的研发与应用,加快在新能源汽车上的商业化落地。

比亚迪:

比亚迪在2018年分拆比亚迪的电池事业之后,加大了对固态电池的研究。并计划在2022-2027年左右推出搭载固态电池的车型。

赣锋锂业:

2017年8月,赣锋锂业,引进宁波材料商固态电池博士团队,正式进军固态电池版块;2017年12月,第一代固态电池生产线正式建成。

2018年7月,第一代市直电芯能量密度超过240Wh/kg。电池单体容量约13Ah,充满电量仅需12分钟。

根据赣锋锂业此前发布的计划:赣锋锂业将于2019年底实现3亿元的固态电池销售,并向能量密度达到300Wh/kg的二代固态电池技术迈进。

宁德时代:

宁德时代在固态电池上的主要研发方向是聚合物和硫化物固态电池。

目前,宁德时代生产的固态电池单体容量为325mAh,能量密度为300Wh/kg的聚合物锂金属固态电池300周循环以上,容量保持率可达82%。

珈伟股份:

2018年7月,珈伟股份旗下36Ah类固态三元软包电池用过国家强检,电池能量密度达到230Wh/kg,循环次数4000次,价格大约在1.5元/Wh。

万向:

2017年11月,旗下Fisker在美国申请了固态电池相关专利。据悉,搭载该款固态电池的电动汽车续航可达800km,充电仅需1分钟。目前Fisker已更名为Karma。万向一二三将为Karma提供固态电池解决方案。

2019年6月,宣布与先进材料公司Inbic Materials共同开发出高能量密度、高安全性的全固态电池,并宣布将与2022年推出市场。

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