目前固態電池的技術路線和研發進度_風聞
观察者网用户_672702-2021-02-19 15:03
目前日本擁有固態電池專利916件,佔比接近一半,多為外圍專利,美國和中國分別以398件和362件的專利數位居第二、第三,中國的固態電池方面核心論文數量目前佔據第一位
固態電解質是固態電池的核心中的核心,正極與負極可繼續沿用當前體系,實現難度相對較小,**固態電解質可以分為聚合物、氧化物、硫化物三種體系,**三大體系各有優勢,其中聚合物電解質屬於有機電解質,氧化物與硫化物屬於無機陶瓷電解質,歐美企業偏好氧化物與聚合物體系,日韓企業更多致力硫化物體系,中國目前三種技術路線都在齊頭並進。在“六五”和“七五”期間,中科院就將固態鋰電和快離子導體列為重點課題,此外,北京大學、中國電子科技集團天津18所等院所也立項進行了固態鋰電電解質的研究,並在此領域取得了不錯的進展。
聚合物體系:法國博洛雷公司率先小規模量產,技術最成熟,性能上限低。目前能量密度只能做到100Wh/kg,對比傳統鋰電尚未具備競爭優勢。
氧化物體系:分為薄膜型與非薄膜型,薄膜型產品性能較好,但擴容困難。非薄膜型氧化物產品綜合性能出色,是當前開發熱門。已成為中國企業重點開發的方向,台灣輝能與江蘇清陶都是此賽道的領跑企業。已經有部分產品投放市場
硫化物體系:硫化物電解質是電導率最高的一類固體電解質,但是對環境敏感,存在安全問題,性能不穩定,容易氧化,遇水易產生H2S等有害氣體,開發潛力最大,難度也最大。硫化物固態電池的開發主要以豐田、三星、寧德時代為代表,主要用於汽車電池,寧德時代日前公開了兩種固態電池相關核心專利,分別為固態電解質的製備方法、硫化物固態電解質片及其製備方法。
綜合看來,聚合物體系工藝最成熟,率先誕生EV級別產品,其概念性與前瞻性引發後來者加速投資研發,但性能上限制約發展,與無機固態電解質複合將是未來可能的解決路徑;氧化物體系中,薄膜類型開發重點在於容量的擴充與規模化生產,而非薄膜類型的綜合性能較好,是當前研發的重點方向;硫化物體系是最具希望應用於電動車領域的固態電池體系,但處於發展空間巨大與技術水平不成熟的兩極化局面,解決安全問題與界面問題是未來的重點。