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固態(tài)電池,新能源汽車行業(yè)下一高地?
2021/7/9 12:25:04 來源:中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng) 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關(guān)閉】
核心提示:在新能源汽車賽道,固態(tài)電池正成為新寵。今年1月9日,蔚來高調(diào)發(fā)布了能量密度達(dá)360Wh/kg的150kWh固態(tài)電池包以及搭載該電池包續(xù)航將超1000km的蔚來ET7轎車;3在新能源汽車賽道,固態(tài)電池正成為新寵。今年1月9日,蔚來高調(diào)發(fā)布了能量密度達(dá)360Wh/kg的150kWh固態(tài)電池包以及搭載該電池包續(xù)航將超1000km的蔚來ET7轎車;3月15日,大眾集團(tuán)在其Power Day上,表示未來將著力發(fā)展固態(tài)電池技術(shù),并預(yù)計(jì)2025年投入使用;緊隨其后,寶馬集團(tuán)在4月同樣發(fā)布規(guī)劃稱,計(jì)劃在2025年前推出搭載固態(tài)電池的原型車,并在2030年前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。不僅如此,寧德時(shí)代、松下、LG化學(xué)等動力電池巨頭也紛紛布局固態(tài)電池。
優(yōu)勢明顯
賽迪智庫安全產(chǎn)業(yè)研究所研究員李泯泯說,豐田、寶馬、大眾、三星等巨頭企業(yè)都投入了大量資金用于固態(tài)電池研究,豐田更是計(jì)劃在2021年東京奧運(yùn)會上推出其搭載固態(tài)電池的純電動示范車。“當(dāng)前,固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)已經(jīng)被推上了潮頭浪尖,目前全球已有53家企業(yè)在布局研發(fā)固態(tài)電池,預(yù)計(jì)到2025年開始小批量進(jìn)入市場,將成為電動汽車取代燃油汽車的制勝利器。”
根據(jù)國務(wù)院辦公廳2020年印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,國家計(jì)劃到2025年把新能源汽車的銷量推高到占據(jù)新車總銷量的20%左右,并在“新能源汽車核心技術(shù)攻關(guān)工程”專欄中明確要求“加快固態(tài)動力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”。
固態(tài)電池是什么,為何巨頭們紛紛將目光聚焦于此?李泯泯解釋道,目前新能源汽車上最廣泛使用的三元鋰電池是液態(tài)電池,一般由正極、隔膜、負(fù)極,再灌入電解液制造而成。而固態(tài)電池,顧名思義就是其結(jié)構(gòu)中不含液體,材料都以固態(tài)形式存在。數(shù)據(jù)原型表明,與相同重量和體積的鋰離子電池相比,固態(tài)電池可以存儲多達(dá)80%的能量。具有較高能量密度的鋰金屬可以代替石墨,從而有助于減少電池的重量和體積。
實(shí)際上,液態(tài)電解質(zhì)鋰電池的研發(fā)已經(jīng)觸達(dá)天花板,經(jīng)十多年的發(fā)展,鋰電池能量密度水平已從初始時(shí)的100Wh/kg提升到了250Wh/kg左右,即便是特斯拉目前用的全球能量密度最高的動力電池,能量密度也不過300Wh/kg。而能量密度是普通鋰電池十幾倍、充電速度也是鋰電池幾十倍的固態(tài)電池顯然成為了新能源汽車電池發(fā)展的突破口。
固態(tài)電池的優(yōu)勢還不止于此。李泯泯分析認(rèn)為,固態(tài)電池還能夠有效解決新能源汽車的環(huán)保和安全問題。一是固態(tài)電池大幅減少原材料的使用,其中銅和鋁的使用將大比例下降,石墨和鈷可以完全從原材料中剔除。二是固態(tài)電池更輕巧,可以像砌磚一樣堆疊在墻上,這使其更容易應(yīng)用到不同的汽車設(shè)計(jì)中。三是固態(tài)電池的里程數(shù)可大幅增加,由于其可在10分鐘左右充滿電,并具有更高的能量密度,因此與鋰電池相比,可以提供兩倍或更多的行程。此外,回收固態(tài)電池是一個(gè)更簡單、更安全的過程。
面臨挑戰(zhàn)
不過,電解質(zhì)從“液態(tài)”轉(zhuǎn)向“固態(tài)”充滿挑戰(zhàn)。李泯泯坦言,首先,在固態(tài)電解質(zhì)選擇、電芯設(shè)計(jì)上需要不斷解決循環(huán)過程中固相界面接觸及體積膨脹問題,這其中,氧化物材料、聚合物材料、硫化物材料等不同材料的固態(tài)電池都各自面臨著不同的缺陷和短板。其次,固態(tài)電池批量制造尚存在阻礙。最后,固態(tài)電池在搶占市場占有率方面存在劣勢,目前固態(tài)電池還處于試驗(yàn)階段,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到商用要求。
盡管如此,日本、美國、韓國等國相關(guān)巨頭和新興企業(yè)都早已入手布局固態(tài)電池領(lǐng)域。如日本豐田在2019年年初宣布與松下合作將固態(tài)電池從試制向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化,本田、三菱、日產(chǎn)等企業(yè)也加速布局相關(guān)行業(yè);美國新興固態(tài)電池企業(yè)Quantum Scape宣稱已經(jīng)攻克固態(tài)電池技術(shù)障礙并已經(jīng)生產(chǎn)出產(chǎn)品;韓國三星利用其強(qiáng)大的財(cái)團(tuán)背景對全球范圍內(nèi)固態(tài)電池技術(shù)相關(guān)項(xiàng)目或公司進(jìn)行了較大規(guī)模的投資、參股或技術(shù)跟蹤……
李泯泯坦言,縱觀全球固態(tài)電池的發(fā)展格局,我國科研機(jī)構(gòu)和相關(guān)企業(yè)擁有趕上并超越世界一流技術(shù)水平的絕佳機(jī)會,但還需要大力改進(jìn)工作方式和加大工作力度。相比而言,目前我國基礎(chǔ)研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)的合作不夠密切,產(chǎn)、學(xué)、研鏈條沒能打通。
對于如何提升固態(tài)電池研發(fā),李泯泯認(rèn)為,國家還需從政策層面進(jìn)行引導(dǎo),一方面,分類下達(dá)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、地方政府重點(diǎn)科技項(xiàng)目、產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目等,針對電動汽車、智能電網(wǎng)、國家安全等領(lǐng)域應(yīng)用需求,針對不同類型的正負(fù)極材料、不同性能的固態(tài)鋰電池,布局有關(guān)基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),以及產(chǎn)業(yè)化培育項(xiàng)目。另一方面,在關(guān)鍵原材料、電芯制造、裝備制造、電源管理、電池模塊、系統(tǒng)應(yīng)用、診斷測試等產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行布局。此外,國家還應(yīng)盡快建設(shè)高水平的國家級研發(fā)診斷測試平臺,提升我國固態(tài)鋰電池的技術(shù)保障能力。
“可以預(yù)見,未來的4~5年內(nèi)車用固態(tài)電池技術(shù)將迎來突破性進(jìn)展和快速發(fā)展期,新能源汽車動力大變局即將到來。”李泯泯說。(記者 劉旭穎)
轉(zhuǎn)自:國際商報(bào)
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