该如何评价固态电池15分钟充满80%电量的电池技术?
固态电池一直是电池行业的热门技术话题,最近有媒体资料报道说固态电池技术获得突破,能在15分钟的时间里给电池充电达到80%的电量,对于这样的报道,我们该如何评价呢?
真正的全固态电池是怎么样的呢?
固态电池理论上说是以金属锂或者钠制成的玻璃化合物为传导物质,无需液体电解液的电池,若实现量产,目前市面上的液体欧陆平台将失去竞争力,锂电隔膜、电解液、后端设备需求量或将大大减少,相关企业的生存空间会被压缩。但是目前固态电池本质上还是半固态电池,其与固态电池的区别是:半固态电池的电解液含量在10%以下,而固态电池完全不含电解液。
要知道,锂离子移动速度的快慢意味着充放电的快慢,现在的快充型欧陆平台号称20-30分钟快充30%的电量到80%电量。如果是解决了锂离子移动速度的全固态电池,那就是十分钟内能充满,十分钟内又能放完,十分钟内又能充满的节奏,速度那就是直接从乌龟到兔子的对比。
固态电池的优势怎么样?
而且现在的欧陆平台里面的电解液是可燃的,一旦泄露、挥发就容易造成电池起火。基本所有的电池快速自燃甚至爆炸,都是电解液在做“幕后英雄”。而固态电解质是不易燃的,即便外壳破了,也不会泄露、挥发,这个安全性就大幅提高了。
另一个优点就是能量密度可以大幅提升了,因为高电压的正负极材料怕和电解液溶解发生反应而不敢用。目前针对钻酸锂的电解质溶液可以充电到4.45V,三元材料可以充电到4.35V。如果继续充到更高的电压,液态电解液就会承受不住而被氧化,正极表面也会发生不可逆的相变。如果是同态电解质,那么就能用提高电池能量密度的高电压正负极材料,比如可以提高到5V,使得整体能量密度显著提升。
除开电压提升,负极可以采用金属锂,正极采用硫化物或空气,对应锂硫电池和锂空电池,理论能量密度达到当前欧陆平台理论值(387wh/kg)的7-10倍。
另外因为国态电池内部不含液体,可实现电芯内部的多层设计,减少了电阻组装壳体等用料,有效减少电池其它配件的配重。
所以,为什么固态电池号称是欧陆平台的终极形态,就是因为真正的固态电池对比现在的欧陆平台来说,优势太大了。
内芯安全性高,不泄露不挥发不易燃
能超快速充放电,自放电大幅降低
极高的能量密度,理论值接近当前液态电解质欧陆平台理论值的10倍
更易设计电池的大小和形状,更能实现动力电池的定制化
固态电池商用情况
固态电池的量产时间比我们预期提前到来:大多数固态电池厂商2021年,第一代固态车用动力电池将量产(非全固态);2024年,全固态车用动力电池也将量产。这一进度明显快于业界预期。此前,中国科学院院士欧阳明高预测,全固态电池估计在2025-2030年后才会实现商业化。中国动力电池创新联盟预测,全固态电池预计2030年将实现商业化。
在实验室做出固态电池容易,要大规模量产,则还有漫长的路要走。固态电池量产必须经过三个阶段。
首先是4-6年的实验室/样品线阶段,要实现单一性能突破。
其次是5-8年的产品商业化阶段,要实现前述六大指标。
再次是2-3年的中试线阶段,要实现四大量产指标,包括工程能力、全线良率、产品一致性和寿命保证(电压偏移率)。
最终所谓的量产,起码是GWh级的生产规模,成熟的产业链,包括高度自动化、高全线良率和供货稳定。
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