三到五年后，这种电池能量密度可达400Wh/kg

前言:2018年补贴提前退坡已是大概率事件,动力电池能量密度大幅提升即是政策指向,又是动力电池企业及产业链上下游关注的焦点。作为新能源汽车的“心脏”,动力电池无疑决定了新能源汽车的未来，而动力电池的发展取决于电池的能量密度。可想而知，合理提升电池的能量密度才是新能源汽车能长足发展的关键所在。

提升能量密度刻不容缓

众所周知,中国作为全球最大的新能源汽车市场,中汽协相关数据表明,2018-2020年新能源车总产量预计为104.3万辆、148.4万辆和203.4万辆。

图示:2014-2020我国新能源汽车产量及对应电机需求量预测表

新能源汽车市场这块蛋糕虽大,可眼下依旧面临着许多困境,其中电池续航里程短是最突出的难点。小编认为,电池的续航里程仍然是制约新能源汽车健康可持续发展的主要原因,所以,合理提升电池的能量密度才是新能源汽车能长足发展的关键所在。

据悉,国家四部委近日发布《关于免征新能源汽车车辆购置税的公告》内容中明确规定,2018年1月1日起列入《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》的新能源汽车须符合新的产品技术要求,该版本的技术要求与2016年财政部财建〔2016〕958号中对纳入中央财政补助范围的新能源汽车技术相比,提高了质量能量密度要求(电池系统的质量能量密度提高至不低于95Wh/kg)。

图示:国家四部委发布《关于免征新能源汽车车辆购置税的公告》

按照我国《节能与新能源汽车技术路线图》,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。显然,不论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,都难以胜任之,而固态电池之所以让业界看中正是因为它能解决电池行业的安全隐患和能量密度偏低的“牵掣”。

为固态电池能实际应用 企业早已“大动干戈”

新能源汽车产业出于续航里程的考虑,迫切需要高能量密度的电池进入到实际应用阶段,目前市场上已有不少企业开始在固态锂电池领域“大动干戈”。最新消息,宝马已正式与电池技术公司Solid Power建立新的合作伙伴关系,双方将联手开发电动汽车专用的固态电池技术,并且包括后续的商业化进程。

日本丰田汽车公司最近在电池技术上也取得了重大进步,这种电池技术使用的是固态电解质,而并非传统形式的半液态电解质锂离子电池。丰田方表示,目前公司已经在这种电池的生产工程方面取得了重大进步,并且有望最早在2020年将这种新技术运用到电动汽车上。

而国内在电池技术的研发突破上,总的来说,并不逊于国外,以北汽新能源EV200为例,它拥有400Wh/kg的电芯(相当于800Wh/L以上能量密度)。内部负责人介绍,在保持现有电池包体积和每吨百公里电耗不变的情况下,一次充电不仅可续航620公里,同时,还可降低成本、延长电池使用寿命,解决了目前电动汽车与传统燃油车性能之间的较大差异。

图示:北汽EV200

此外,电池产业链上的企业,也先后参与其中。如宁德时代、比亚迪、比克电池、沃特玛、中天科技等均有固态锂电池领域的布局。获悉,这些企业中,宁德时代在聚合物和硫化物基固态电池方向分别开展了相关的研发工作,并取得初步进展;中天科技集团与中科院青岛能源所已签约,准备共同开发高性能全固态锂电池。

全固态锂电池优势突出 前景好

中国科学院院士欧阳明高认为,电池目前是限制新能源汽车发展的一个关键因素,随着政策退坡的上演,中国必须要“跨越一个临界点”。

图示:中国科学院院士欧阳明高

他还指出,发展固态电池的路径是电解质从液态、半固态、固液混合到固态,最终必将实现全固态。

据了解,所谓“全固态锂电池”(工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态状)是不含任何液态成份的锂电池,即“全固态电解质锂电池”,它通常情况下分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池,一次电池市场上已经存在。而全固态锂二次电池又分为全固态锂离子电池和全固态锂金属电池(负极材料为锂金属,其容量是石墨的10倍)。

图示:传统电池与全固态电池对比

小编对全固态锂电池潜在的技术优势做了梳理,具体如下:

1、安全性高,因为其电解质为固态,无法引发电解液燃烧。

2、能量密度高,固态电池的能量密度可以大于且等于500WH/KG。

3、正极材料选择的范围宽,因负极是锂金属,所以正极只要不含锂元素其它都行,无疑比能量也得到提升。

4、系统比能量高,由于电解质无流动性,更加方便通过内串联组成高电压单体,有利于电池系统能量密度的提高。

欧阳明高在公开的采访中肯定了全固态锂电池的优势与发展前景,但也表示如果想要真正应用起来,问题还是很多,其一,固态电解质材料的离子电导率偏低;其二,固/固界面接触性和稳定性差;其三,金属锂的可充性问题;其四,制造成本偏高。

他强调,“全固态金属锂电池技术,现在仍然不成熟。目前仅有固态锂离子电池可实现产业化前景。”

总结:固态电池的研发产业化将持续升温,但受到金属锂负极可充性等问题的制约,真正的全固态锂金属负极电池还没有成熟,但是以无机硫化物作为固态电解质的锂离子电池已经出现技术突破。

(来源: 桃子)

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