鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年11月22日
研制固態電解質才能贏得了未來鋰電池競爭的比賽嗎?
固態電解質
3.3.1技術原理、優缺點
固態電池,是一種應用固體電極和電解質的電池。目前包括全固體鋰電池、鋰空氣電池等(金屬鋰與氧進行可逆反應)。全固態鋰電池是鋰電池的一種創新體系。一是電芯中業態電解質含量逐漸下降,固液混合電解質逐步替代液態電解質,并最終發展成為全固態電解質。電解質主要包括兩大類,一類是有機聚合物固態電解質,一類是無機聚合物固態電解質。其中的固態電解質不同于傳統的鋰電池業態電解質,具有高離子電導率、高離子遷移數、機械性能好、熱穩定性好,具有良好的兼容性。
固體電解質相比液態電解質穩定性好,電極材料不會溶解。更多較高電化學穩定性的固體材料電解質正在研究,未來正負極材料正朝著更高電壓、更大電流容量密度方向發展。但與此同時,固態電池的產業化發展存在成本較高,阻抗和電導率導致充電倍率偏低,以及電極與電解質界面阻抗過大等缺點。
3.3.2研發及產業化、主要研發企業
國際方面,豐田在固態電池領域具有較長的研究歷史,其鋰硫體系電池已在美國成功申請專利,該體系最大特點在于良好的熱穩定性和安全性,成為最具產業化發展的技術路線。SolidPower公司則采用鋰金屬作為負極技術路線,研發更高能量密度的產品,并于寶馬公司開展產業化合作。此為,三星SDI、現代集團、日立集團、法國Bolloré、美國Sakti3等公司也在固態電池自主研發方面取得進展,力求早日實現產業化。
國內方面,中科院寧波所以鋰金屬負極和鋰硫體系為方向,研究不同電解質體系的高安全性、高倍率性固態電池。中科院青島能源與過程研究所提出離子導電聚合物體系,該體系由高分子聚合物和鋰鹽構成,該體系對結構的力學強度有明顯提升。此外,寧德時代、中電力神、贛鋒鋰業、國能電池等國內企業已開展400Wh/kg以上高能量密度固態電池研發和制造工藝研究,固態電池替代當前鋰電池的產業化進展逐漸加快。
4結論
本文從產業、市場、技術等方面詳細分析了我國鋰離子動力電池產業化的發展現狀,并從產業和技術角度分析了我國動力電池產業化的發展趨勢,探討了我國動力電池在產業結構、發展質量、技術研發、國際發展等方面情況,最后指出我國鋰離子動力電池產業化發展的路徑。我國動力電池市場需求巨大,但行業競爭日益激烈,行業洗牌和整合正在進行,市場將進一步向優勢企業集中。在產業化發展的過程中,動力電池產業主體必須將產品性能和安全性放到首位,不斷加強新材料體系動力電池研發和制造工藝創新能力建設,只有擁有足夠產品研發實力及規模化生產能力、把握產業化發展方向的主體才能在未來競爭中立于不敗之地。
3.3.1技術原理、優缺點
固態電池,是一種應用固體電極和電解質的電池。目前包括全固體鋰電池、鋰空氣電池等(金屬鋰與氧進行可逆反應)。全固態鋰電池是鋰電池的一種創新體系。一是電芯中業態電解質含量逐漸下降,固液混合電解質逐步替代液態電解質,并最終發展成為全固態電解質。電解質主要包括兩大類,一類是有機聚合物固態電解質,一類是無機聚合物固態電解質。其中的固態電解質不同于傳統的鋰電池業態電解質,具有高離子電導率、高離子遷移數、機械性能好、熱穩定性好,具有良好的兼容性。
固體電解質相比液態電解質穩定性好,電極材料不會溶解。更多較高電化學穩定性的固體材料電解質正在研究,未來正負極材料正朝著更高電壓、更大電流容量密度方向發展。但與此同時,固態電池的產業化發展存在成本較高,阻抗和電導率導致充電倍率偏低,以及電極與電解質界面阻抗過大等缺點。
3.3.2研發及產業化、主要研發企業
國際方面,豐田在固態電池領域具有較長的研究歷史,其鋰硫體系電池已在美國成功申請專利,該體系最大特點在于良好的熱穩定性和安全性,成為最具產業化發展的技術路線。SolidPower公司則采用鋰金屬作為負極技術路線,研發更高能量密度的產品,并于寶馬公司開展產業化合作。此為,三星SDI、現代集團、日立集團、法國Bolloré、美國Sakti3等公司也在固態電池自主研發方面取得進展,力求早日實現產業化。
國內方面,中科院寧波所以鋰金屬負極和鋰硫體系為方向,研究不同電解質體系的高安全性、高倍率性固態電池。中科院青島能源與過程研究所提出離子導電聚合物體系,該體系由高分子聚合物和鋰鹽構成,該體系對結構的力學強度有明顯提升。此外,寧德時代、中電力神、贛鋒鋰業、國能電池等國內企業已開展400Wh/kg以上高能量密度固態電池研發和制造工藝研究,固態電池替代當前鋰電池的產業化進展逐漸加快。
4結論
本文從產業、市場、技術等方面詳細分析了我國鋰離子動力電池產業化的發展現狀,并從產業和技術角度分析了我國動力電池產業化的發展趨勢,探討了我國動力電池在產業結構、發展質量、技術研發、國際發展等方面情況,最后指出我國鋰離子動力電池產業化發展的路徑。我國動力電池市場需求巨大,但行業競爭日益激烈,行業洗牌和整合正在進行,市場將進一步向優勢企業集中。在產業化發展的過程中,動力電池產業主體必須將產品性能和安全性放到首位,不斷加強新材料體系動力電池研發和制造工藝創新能力建設,只有擁有足夠產品研發實力及規模化生產能力、把握產業化發展方向的主體才能在未來競爭中立于不敗之地。










