中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：為有效降低電動(dòng)汽車成本，眾多汽車制造商都投入下一代動(dòng)力電池技術(shù)研究，人們?cè)?jīng)想通過固態(tài)電池來提高汽車動(dòng)力電池的續(xù)航水平，對(duì)于固態(tài)電池的研究已經(jīng)出現(xiàn)了很多的研發(fā)實(shí)例。
2017年5月17日，2017年第五屆國(guó)際電動(dòng)汽車及關(guān)鍵部件測(cè)評(píng)研討會(huì)”在江蘇常州成功召開。中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員李泓在會(huì)上詳細(xì)解讀了各種固態(tài)電池的發(fā)展方向及前景。
目前，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池已經(jīng)進(jìn)入第三代。其中，正極材料的電壓和容量不斷得到提高，負(fù)極逐漸轉(zhuǎn)向高容量材料，電解液進(jìn)一步功能化，而陶瓷隔膜還在不斷發(fā)展中。在2016年國(guó)家新能源汽車重點(diǎn)專項(xiàng)中，各企業(yè)申報(bào)的研發(fā)方案顯示，對(duì)于300Kw/h的鋰離子動(dòng)力電池路線基本選擇高鎳和NCA。此外，由于納米硅的技術(shù)進(jìn)步，顆粒尺寸逐漸下降，循環(huán)性也得到迅速提升，但是關(guān)鍵要解決電池的安全性能以及循環(huán)性能。
在世界范圍內(nèi)，日本早在2008年就制定了國(guó)家計(jì)劃，并希望在2030年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)。固態(tài)電池從形態(tài)上分成三類，一個(gè)是純聚合物，比如聚環(huán)氧乙烷；一個(gè)是無機(jī)固體電解質(zhì)的氧化物或者硫化物，這些都可以是磷酸鹽；第三個(gè)是把聚合物和無機(jī)復(fù)合結(jié)合在一起。這三種固體電解質(zhì)最難解決的問題在于在鋰離子電池或者是將來的金屬正極的體積膨脹收縮。目前，沒有辦法解決超薄覆技術(shù)，可能需要添加液體來解決電子逐漸變大的問題。對(duì)固態(tài)電池來說，主要就是在循環(huán)過程中如何一直保持較低的電子和離子阻抗。
在電解質(zhì)材料本身，國(guó)際上已經(jīng)開發(fā)了很多類，氧化物、硫化物、氫化物以及磷酸鹽的薄膜和聚合物?，F(xiàn)在主流的電解質(zhì)材料有三種，首先是氧化物固體電解質(zhì)，如果采用無機(jī)陶瓷來替代液體，需要非常復(fù)雜的表面包覆技術(shù)；要重點(diǎn)解決正極側(cè)的填充問題。對(duì)于硫化物電解質(zhì)，其電導(dǎo)率非常高，關(guān)鍵在于循環(huán)過程中電解質(zhì)的變化，在基礎(chǔ)研究層面，這個(gè)是世界范圍內(nèi)全固態(tài)電池最切實(shí)可行的路線。對(duì)于薄膜電解質(zhì)，離子電導(dǎo)率雖然很低，但是因?yàn)檫^薄，是很難做大面積用于大容量電池。
固態(tài)電池的示范與應(yīng)用
目前，真正能做到商品的大容量電池的主要還是聚合物的固態(tài)電池，唯一商業(yè)化的就是聚環(huán)氧乙烷，可以使用25微米厚的金屬鋰，循環(huán)一千多次，工作溫度在60到85度，所以在電池包需要有一部分熱管理。
科學(xué)院在2013年布局了一個(gè)戰(zhàn)略宣導(dǎo)項(xiàng)目，希望能做一些把基礎(chǔ)研究移到產(chǎn)業(yè)化上的一些電池的相關(guān)的技術(shù)，這個(gè)目標(biāo)是做到300Kw/h，但是在明年6月份所有的材料要進(jìn)入到量產(chǎn)的階段。在固態(tài)方面，剛才提到PEO耐受電壓是3.8伏，丙烯酸酯的耐受電壓是4.5伏。
總體而言，在開發(fā)的液態(tài)鋰離子電池軟包，在20~25%的一個(gè)重量比。今后的目標(biāo)在國(guó)際上是發(fā)展全固態(tài)，可以帶來能量密度和安全性兼容的效果。在產(chǎn)業(yè)上的話，固態(tài)電池的開發(fā)只需要把固體電解質(zhì)和金屬鋰做好。在產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)準(zhǔn)備好了來大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)的金屬鋰電池，在環(huán)境控制上已經(jīng)沒有任何問題。希望有機(jī)會(huì)跟各方來合作來一起推動(dòng)固態(tài)電池的發(fā)展，謝謝大家。
