我国研发出质优价廉新型锂电池固态电解质,全固态电池商业化更进一步。传统商用锂电池采用有机液态电解质,在具有体积小容量大、使用寿命长等优点的同时,其热失控之后的起火、爆炸问题却成为一大安全隐患。而固态电池中的固态电解质,可以杜绝液态电解质带来的“易燃易爆炸”与漏液等问题,实现安全储能。未来我国固态电池前景怎么样?
据媒体报道,中国科学技术大学马骋教授团队设计并合成了一种同时具有成本与性能优势的锂电池固态电解质。该工作克服了固态电解质材料生产成本和综合性能难以兼得的瓶颈,使得全固态电池的商业化不再只是遥不可及的“锂”想。该成果刊发在7月20日的《自然·通讯》期刊。
而生产成本的大幅降低并没有以牺牲性能作为代价。在离子电导率、可变形性、与高电压正极的相容性等方面,氯化锆锂很好的继承了氯化物固态电解质相对于其它固态电解质的优势,由其组成的全固态电池的循环性能甚至远远超过基于硫化物和氧化物固态电解质的同类电池。
氯化锆锂同时在生产成本及综合电化学性能方面具备显著优势,这在固态电解质中是十分罕见的,它的发现为商业化量产全固态电池克服了重大挑战。
经过近十年的快速发展,液态锂离子电池虽在不断提升能量密度,但是也面临着不少安全风险。
7月18日上午11点左右,杭州玉皇山山庄附近,一辆电动车在行驶过程中突然燃起大火,说是起火,其实用“爆燃”来描述更准确些。半秒钟都不到全车就变成了一大团熊熊烈焰。车上的乘员根本没任何反应时间就被火势吞没……
事发后,电动车的安全问题再次引起了全国大讨论。今年我国电动车电瓶爆燃导致的悲剧已经不是一次两次了!从5月成都电梯内电瓶爆燃伤人致婴儿终身残疾,到我国出台法规禁止高层建筑楼道飞线充电……其实正是反映出人们越来越在意电动车的安全问题了。
除了安全性,液态锂离子电池的能量密度也存在天花板。按照我国《节能与新能源汽车技术路线图》提出的目标,到2020年纯电动汽车动力电池的能量密度目标为300Wh/kg,2025年目标为400Wh/kg,2030年目标为500Wh/kg。然而,受制于现有体系架构和关键材料影响,锂离子电池能量密度普遍在240-260Wh/Kg之间,要突破300Wh/kg难度极大。
从电池结构本身来讲,使用固体电解质的固态电池具有不可燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等优势,可极大确保电池的安全性。其次,用金属锂做负极的固态电池可匹配高电压正极材料,进一步提升能量密度。另外,固态电池的封装相对简单,能省掉电池包外壳、冷却等系统,同时可实现电池柔性化、异形化,根据不同应用场景设计不同形状,灵活性更强。此外,循环寿命长、工作温度范围宽、电化学窗口宽、回收方便等也是固态电池所具备的特性。
中国汽车动力电池产业创新联盟(下称动力电池联盟)近日发布的数据显示,2020年上半年我国锂离子电池产量累计值达715330.4万只,期末产量比上年累计增长1.3%。
2021年上半年,国内磷酸铁锂动力电池产量达到37.7 GWh,超过三元动力电池36.9 GWh的总产量。动力电池专指用于为新能源汽车提供动力来源的电池。按照正极材料的不同,动力电池可分为磷酸铁锂电池和三元电池两大技术路线。相比三元电池,磷酸铁锂在安全性和成本方面更有优势,不过其能量密度相对较低,因此无法为新能源车提供三元电池那样强的续航能力。未来更安全的固态电池的商业化将逐步占领锂电池市场。

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