動力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展既要注重眼前，又要立足長遠。對于目前電動汽車產(chǎn)品普遍采用的三元電池來講，能滿足2020年近期目標單體達到300Wh/kg已經(jīng)需要產(chǎn)業(yè)付出巨大努力，對于長期的目標500Wh/kg，多位動力電池專家認為三元電池實難勝任，就目前的技術(shù)發(fā)展來看，固體電池才是下一代電池技術(shù)的“最佳人選”。
在8月25日舉辦的“2017國際電動汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新峰會”上，中國工程院院士陳立泉強烈建議，“發(fā)展固態(tài)電池，刻不容緩”。
中國工程院院士陳立泉
除了可以達到更高的能量密度這一優(yōu)勢以外，固態(tài)電池還具有更安全、循環(huán)性更好、成本更低等優(yōu)點，北京衛(wèi)藍新能源科技有限公司總經(jīng)理俞會根介紹，這主要是因為固態(tài)電池可能具備以下十大性質(zhì)：有望抑制鋰枝晶，不易燃燒、不易爆炸，無持續(xù)界面反應(yīng)，無電解液泄露、干涸問題，高溫性能更好，無脹氣，原材料純度要求降低，正極選擇面寬，非活性物質(zhì)體積量減少，電芯內(nèi)部可串聯(lián)。
目前，日韓、美國、歐洲等多個國家都已經(jīng)開始布局固態(tài)電池，但基本都處于小容量樣品電芯階段。在我國也已經(jīng)有中科院物理所、中科院化學(xué)所、大連化物所、寧德時代、天津力神、中航鋰電等十余家研究機構(gòu)和企業(yè)對固態(tài)電池展開研究。國內(nèi)外主流的技術(shù)方向有聚合物固態(tài)電池、薄膜固態(tài)電池、硫化物電解質(zhì)基固態(tài)電池等。
雖然固態(tài)電池在多方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，但同時也有一些需要解決的問題：固體電解質(zhì)材料導(dǎo)電率低、內(nèi)阻較大； 固態(tài)電解質(zhì)、電極間界面阻抗大，界面相容性較差，界面鋰離子電導(dǎo)率較低，固態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中體積膨脹和收縮，導(dǎo)致界面容易分離；有待設(shè)計和構(gòu)建與固態(tài)電解質(zhì)相匹配的電極，研究和開發(fā)出適合于固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池體系；制備工藝復(fù)雜、成本較高等。
從世界范圍看，預(yù)計固態(tài)電池會在2020年左右能夠?qū)崿F(xiàn)小批量的量產(chǎn)。寶馬聲稱有望于2026年實現(xiàn)固態(tài)電池突破性進展并隨后量產(chǎn)；豐田也正在全力研發(fā)固態(tài)電池，并且已經(jīng)開發(fā)出能量密度為400 Wh/L的電池原型，豐田研究人員表示，這種電池大約在2020年實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，到2025年得到實質(zhì)性改善。
俞會根介紹，基于以上固態(tài)電池的優(yōu)勢以及當(dāng)前需要解決的問題，固態(tài)電池從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化還需要一定時間，真正實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)預(yù)計在2020年以后，而大規(guī)模應(yīng)用則需要更長的時間。
作為動力電池下一代技術(shù)方向，固態(tài)電池能夠極大的改善動力電池安全性及提升能量密度，陳立泉強調(diào)，要積極支持固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，讓鋰電池產(chǎn)業(yè)從跟跑到領(lǐng)跑，促進電動汽車推廣應(yīng)用。國家“863”計劃節(jié)能與新能源汽車重大項目總體專家組動力電池首席專家肖成偉也表示，國家層面正在研究對固態(tài)電池的支持。
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