发布日期:2024-10-01 浏览次数:
"固体电池急不可耐,要一步一步来,一次只能做一个样品。近日,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在2024年世界动力电池大会上发表了关于固体电池产业化的演讲,引起了关注。
所谓固体电池,是指只含有固体电极和固体电解质的锂二次电池,不含任何液体电解质、液体溶剂和液体添加剂。近年来,随着新能源汽车行业的快速发展,行业越来越意识到传统液态锂电池的能量密度接近上限,有机电解液存在热失控的风险,难以满足社会对动力电池不断提高的性能要求。相比之下,固态电池因其安全性高、能量密度高、功率特性高、温度适应性好、材料选择范围广等优点,已成为全球新一代动力电池产业竞争的制高点。目前,中国、韩国、日本、美国和欧盟都把固态电池作为重要的战略方向,汽车公司和电池公司为了赢得未来产业发展的领先优势,也加入了相关产业链的竞争。
仅在今年上半年,我国就有10多家企业推出了固态电池量产时间表。然而,从特定的产品来看,这些电池并不是真正的全固态电池。例如,上汽智己发布的光年固体电池,“在电解质中加入10%的浸润液”,实际上是半固体电池。
虽然“半”与“全”之间只有一个字的区别,但其背后不仅体现了产品性能的差异,也体现了商业应用的难度。需要注意的是,虽然聚合物、氧化物、硫化物、卤化物等技术路线已经在全球固态电池的研发中形成,但目前还没有完全成熟的技术路线,大部分还处于研发阶段,在材料、界面、电池等方面都存在很多挑战。例如,硫化物电解质化学稳定性差,空气稳定性差,大规模生产困难;硅碳负极体积膨胀大,锂负极尚未成熟。
就接口而言,电极材料与固态电解质的固定接触也是一个难题。一方面,物理接触差会导致组装后固体电池存在较大的界面阻抗;另一方面,随着电化学反应的不断进行,固体电解质与电极的接触界面很难保持长期稳定,可能会引起持续的副反应,最终影响电池的倍率性能和循环稳定性。有人形象地比喻,目前固态电池和液态电池中锂离子在正负极之间往复穿梭的导电率差异,类似于“在沙子里”和“在水里”游泳的区别。前者的突破难度可想而知。
固体电池要实现商业化应用,除技术攻关和材料性能提高外,关键还要降低成本。第一,固态电解质和理论容量较高的正负极材料成本较高。例如,锂硫化物的价格是碳酸锂的5-10倍。其次,固体电池对生产环境和原材料的纯度要求极高,对生产工艺和质量控制提出了更严格的要求,生产设备的更换率也更高。另外,产业链的不完善也会增加成本。
动力电池被称为新能源汽车的“心脏”。应说,在我国汽车工业电气化快速发展的过程中,动力电池技术的创新与降本起着主要作用。目前,我国已基本构建完整的液态锂电池产业生态,涵盖从上游矿产资源、材料制造、电池生产、汽车应用到回收利用等环节。,打破了日本和韩国的垄断,成为全球液态锂电池产业的领导者。但面对固态电池带来的颠覆性风险,面对日韩固态电池专利布局的全球领先地位,不仅要保持足够清醒,不要玩概念或制造营销噱头,扎实推进固态电池基础研究和关键核心技术,还要保持战略力量。“欲速则不达,循序渐进可能是最快的速度”。