目前純電動汽車的發(fā)展一直受到電池能量密度低的桎梏。電池能量密度沒有大的突破,純電動車的續(xù)航里程就無法大幅提高,純電動汽車的發(fā)展將智能依賴于政策支持,缺乏市場動力。
近日,中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所宣布,由其牽頭承擔的納米先導(dǎo)專項“全固態(tài)電池”課題已通過驗收。這一技術(shù)進展將推動國內(nèi)全固態(tài)鋰電池的規(guī)?;瘧?yīng)用。
業(yè)內(nèi)人士表示三元鋰電池目前的單體能量密度已經(jīng)接近極限,很難再有大的突破。要想進一步提升三元鋰電池的能量密度,就需要進一步提升電池中鎳的比重。但是電池中鎳的比重提升后,由于高鎳的熱穩(wěn)定性很差,電池內(nèi)部的熱反應(yīng)就會非常劇烈,安全問題令人擔憂。
依靠三元鋰電池技術(shù)路線,動力電池能量密度要做到350Wh/kg的目標,難度很大。因此行業(yè)希望依靠固態(tài)電池進一步提升電池能量密度。
固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。其固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液,高溫下表現(xiàn)良好,安全性更高。固態(tài)電池會大大降低電動車自燃的概率。
越來越多的國內(nèi)外企業(yè)和研究機構(gòu)將重心集中到了全固態(tài)鋰電池上。大眾曾宣布計劃研發(fā)續(xù)航1000km固態(tài)電池;豐田汽車預(yù)計2022年完成固態(tài)電池的研發(fā)工作,并計劃于2030年實現(xiàn)量產(chǎn)。
電解質(zhì)材料是全固態(tài)鋰電池技術(shù)的核心,目前固態(tài)電解質(zhì)的研究主要集中在三大類材料:聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高溫性能好,已經(jīng)有商業(yè)化的應(yīng)用案例;氧化物循環(huán)性能良好,適用于薄膜柔性結(jié)構(gòu);硫化物電導(dǎo)率最高,是未來主要方向。
不過,固態(tài)電池仍然面臨一些技術(shù)難題。固態(tài)電解質(zhì)具有高的電阻,在電導(dǎo)率、電池倍率、電池制備效率、成本控制方面都存在技術(shù)挑戰(zhàn)。今年5月,豐田表示期望在2020年以后能制造出固態(tài)電池,但若要實現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn),還需要等到2030年以后。