固态电池技术：哪些接近商业化，还需要多少年？

类别：行业动态   发布时间：2020-06-16 05:14:28   浏览：1226次 [返回]

   2020/06/05 作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 来源：中国国际电池展随着新一轮的资金投入，Wildcat Discovery Technologies正在积极扩建设备厂，成立电池团队并加倍投入有前途的固态电池研究项目。我们曾向储能专家请求澄清固态电池的过度宣传。
每当《充电》杂志需要更好地了解最新的电池技术的复杂性或电池材料行业的细微差别时，我们首先会咨询Wildcat Discovery Technologies。这批储能科学家具有独特的行业视角，因为他们利用自己专有的高通量的研究平台来帮助其他公司，通过快速开发新材料改进电池。Wildcat在寻找更好的电池材料中占领导地位，该公司的组合化学技术可以比标准实验室快10倍的速度制造和测试原型电池，这一过程非常适合优化材料，似乎有无限的配方可能性。
其结果是，Wildcat不仅了解所有顶尖电池化学组成的深层技术细节，而且对被认为下一代技术的商业化时间线表示有更多期待。
在过去十年中，随着电池技术的发展，Wildcat一直都很忙碌。Wildcat最近完成了一笔超过2千万美金的新一轮投资，在新的设备厂升级实验室，聘请顶尖电池专家，开始R&D平台认证，并将其内部项目扩展到固态电池技术的关键领域。
   我们偶然发现在固态电池技术中有许多夸张的新闻稿和令人困惑的术语/概念。所以《充电》近期与Wildcat讨论最新的电池研究，其中包括固态电池的竞争和最高奖项：一个固体电解质电池锂金属阳
目前新能源汽车中使用的大多数电池都是液态电解液，但研究人员正在寻找固体替代品有两个原因：
 1. 液体电解液是易燃的，更换它们将大大提高电池的安全性。
 2. 使用新型阳极，固体电解质可以获得更高的能量密度。
  在媒体上产生很多混乱，因为固态的说法通常用于形容某种当前的可用技术发展的电池（例如，使用石墨阳极的固态电解质）以及在性能上有飞跃提升到理想型电池（例如，在锂金属电池中使用固态电解质）。
随着技术不断推进，石墨阳极固态电池在新能源汽车的应用趋近商业化，而理想型锂金属固态电池仍需要很多年。
Wildcat首席科学家Dee Strand解释说道：“固态电解质在电池应用中并不新鲜，比如微型固态电池可能集成在笔记本电脑的电路板或其他电子应用中。但是，那些微型固态电池不适合大尺寸的汽车电池。”
这些类型的电池大多属于固态标准阳极类别。一些电动汽车制造商声称，一两年后，固态电池将出现在他们的汽车中，这也是事实。这很可能是石墨阳极设计的一些发展。
明确地说，固态石墨阳极电池确实提供了一些很大的优势，包括提高了安全性。然而，能量密度的提高和成本的节省通常是递增的。
真正革命性的进步将在固体电解质电池锂金属阳极准备商业生产。
   开发可在新能源汽车应用固态电池不是件易事。固态电解质材料必须具有高离子导电性，这样锂离子才有快速来回移动性；必须具有电极稳定性；需要与阳极和阴极形成良好的界面；可大批量生产。寻找一种结合所有这些特性的固态电解质材料是非常困难的。
2011年，法国运输公司Bolloré推出一款Bluecar，这是一款专为巴黎新能源汽车设计的共享服务。Bluecar采用锂金属聚合物（LMP）电池与固态电解质结合。然而，正如Strand指出，Bluecar在固态新能源汽车电池上并不是必定能成功的事。
  Strand说：“他们使用固体聚合物电解质，但是电池必须被加热到60℃才能使电解质工作，而且他们的汽车在车队中使用，所以他们受到很好的控制。”
  Strand并不了解其他主流汽车制造商在生产汽车使用过固态电池，但是许多公司都在积极探索这项技术。例如，丰田对使用硫化物电解质的固态电池进行研究。在去年10月丰田首席技术顾问Shigeki Terashi告诉Autocar：“我们将生产一款使用固体电池的汽车并在2020年公布，但固态电池的大批量生产将会推迟一些。”
  Strand说：“硫化物的优势在于它具有高导电性，缺点是阳极或阴极存在稳定性问题，所以必须要有一层保护涂层。从生产商的角度来讲，硫化物也是极具挑战性的，如果硫化物暴露在潮湿环境中会产生有毒气体，因此硫化物产生的一些安全问题需要解决。”
固体电解质的其他材料包括聚合物和陶瓷。然而，那些解决方案没有一个进入到新能源汽车的规模生产，在短期内，固体电解质的其他材料很可能采用某种形式的石墨阳极取代金属锂的阶梯式改进。
Wildcat企业发展副总Jon Jacobs告诉《充电》：“使用传统石墨阳极电池的固态电池的价值主张更加有限，与普通锂离子电池相比，这种电池在能源方面并没有真正带来巨大的改善，但它可能会带来一些安全方面的好处。传统石墨阳极的固态电池可以成为理想型电池的敲门砖，可以用

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