充電機(jī)充電固態(tài)電池的商業(yè)化之路前路漫漫
2017-8-13 7:46:15??????點(diǎn)擊：
導(dǎo)讀
相較于傳統(tǒng)充電機(jī)充電鋰電池，固態(tài)充電機(jī)充電鋰電池的差異在于電解質(zhì)固態(tài)化。全固態(tài)充電機(jī)充電鋰電池與傳統(tǒng)充電機(jī)充電鋰電池一樣，包括充電機(jī)充電電池各單元，其工作原理與傳統(tǒng)充電機(jī)充電鋰電池的原理相同。
近日，豐田終于和電動汽車一道上頭條了。新聞稿中頻頻出現(xiàn)的“充電機(jī)充電固態(tài)電池”到底是什么來頭？不僅豐田，寶馬也計(jì)劃量產(chǎn)充電機(jī)充電固態(tài)電池車，隔空“叫板”特斯拉，但是據(jù)業(yè)內(nèi)人士表示充電機(jī)充電固態(tài)電池的商業(yè)化之路“道阻且長”！吃瓜群眾只想說：“扎心了！老鐵！”
據(jù)媒體報(bào)道稱，豐田配備充電機(jī)充電固態(tài)電池可大幅提升全新電動車的續(xù)航里程，并且縮短充電時間。這款新充電機(jī)充電固態(tài)電池電動汽車預(yù)計(jì)將于2022年正式上市。豐田為何有如此的信心？
通過專利數(shù)量比較可以看出，豐田擁有的充電機(jī)充電固態(tài)電池專利數(shù)量遙遙領(lǐng)先，此外中國軍團(tuán)中，寧波大學(xué)、中科大、華為、中國電科十八所、中科院物理所占據(jù)了專利排行榜前十中的五個席位。可以看出，在充電機(jī)充電鋰電池盛行當(dāng)?shù)赖谋尘跋拢覈鴮Τ潆姍C(jī)充電固態(tài)電池的研究仍在不斷升溫?！ ?/span>
那么，充電機(jī)充電固態(tài)電池到底“何德何能”吸引眾多企業(yè)與機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行研究？
相較于傳統(tǒng)充電機(jī)充電鋰電池，固態(tài)充電機(jī)充電鋰電池的差異在于電解質(zhì)固態(tài)化。全固態(tài)充電機(jī)充電鋰電池與傳統(tǒng)充電機(jī)充電鋰電池一樣，包括充電機(jī)充電電池各單元(正極、負(fù)極、電解質(zhì))，其工作原理與傳統(tǒng)充電機(jī)充電鋰電池的原理相同。
在早期日本媒體的報(bào)道中，提到充電機(jī)充電固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)只有一條：充電快。豐田發(fā)言人說，豐田全新電動汽車配備的全充電機(jī)充電固態(tài)電池，可在幾分鐘內(nèi)完成充電過程，但是對具體的產(chǎn)品規(guī)劃不予評論。
據(jù)充電機(jī)充電電池中國網(wǎng)小編的整理，充電機(jī)充電固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)如下：
安全性極高。與傳統(tǒng)充電機(jī)充電鋰電池相比，全充電機(jī)充電固態(tài)電池最突出的優(yōu)點(diǎn)是安全性。液態(tài)電解質(zhì)易燃易爆，以及在充電過程中鋰枝晶的生長容易刺破隔膜，引起充電機(jī)充電電池短路，造成安全隱患。而固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，也克服了鋰枝晶現(xiàn)象，因而全充電機(jī)充電固態(tài)電池具有極高安全性。
能量密度高。充電機(jī)充電固態(tài)電池電解質(zhì)能阻隔鋰枝晶生長，材料應(yīng)用體系范圍大幅提升，為具有更高能量密度空間的新型充電機(jī)充電鋰電池技術(shù)奠定基礎(chǔ)。目前，充電機(jī)充電固態(tài)電池研發(fā)可提供的能量密度基本可達(dá)300-400Wh/kg。
循環(huán)性能強(qiáng)。固態(tài)電解質(zhì)解決了液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中形成的固體電解質(zhì)界面膜的問題和鋰枝晶現(xiàn)象，大大提升了充電機(jī)充電鋰電池的循環(huán)性和使用壽命，理想情況下循環(huán)性能表現(xiàn)優(yōu)異，能夠達(dá)到45000次左右。
適用范圍擴(kuò)大。固態(tài)電解質(zhì)賦予固態(tài)充電機(jī)充電鋰電池結(jié)構(gòu)緊湊、規(guī)?？烧{(diào)、設(shè)計(jì)彈性大等特點(diǎn)，即可應(yīng)用于驅(qū)動微型電子器件，也可用于動力和儲能領(lǐng)域。此外，充電機(jī)充電固態(tài)電池也擁有更寬的溫度工作范圍，目前基本保證-25℃—60℃的溫度范圍。
說完優(yōu)點(diǎn)，再說缺點(diǎn)。
快充比較難。充電機(jī)充電固態(tài)電池有倍率性能很低的LiPON系列充電機(jī)充電電池（實(shí)際上氧化物體系的電解質(zhì)普遍倍率性能不佳），也可以基于硫系高性能電解質(zhì)做出高倍率還不錯的固態(tài)充電機(jī)充電鋰硫電池。但是總體來說，作為動力電源使用，充電機(jī)充電固態(tài)電池在高倍率性能方面還是有很多挑戰(zhàn)的。
成本價格高。據(jù)了解，液態(tài)充電機(jī)充電鋰電池的成本大約在200-300美元/千瓦時，如果使用現(xiàn)有技術(shù)制造足以為智能手機(jī)供電的充電機(jī)充電固態(tài)電池，其成本會達(dá)到1.5萬美元，而足以為汽車供電的充電機(jī)充電固態(tài)電池成本更是達(dá)到令人咋舌的9000萬美元。
面對充電機(jī)充電固態(tài)電池的諸多不確定因素，依然阻擋不住研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)的研究布局。
早在2015年，英國富豪詹姆斯·戴森和德國汽車零部件巨頭博世分別收購了充電機(jī)充電固態(tài)電池公司SaKti3和充電機(jī)充電固態(tài)電池創(chuàng)業(yè)公司Seeo。據(jù)了解，2016年8月戴森出資14億美元，興建一座充電機(jī)充電電池工廠，用于大量生產(chǎn)充電機(jī)充電固態(tài)電池。博世也不甘落后，在收購Seeo后又與GSYUASA充電機(jī)充電電池公司和三菱重工共同建立了新工廠，主攻固態(tài)陽極充電機(jī)充電鋰離子電池。
此外有海外媒體報(bào)道稱，寶馬近日正在研發(fā)一款充電機(jī)充電鋰離子電池，這款充電機(jī)充電電池將用固態(tài)電解質(zhì)代替現(xiàn)有的電解液，新充電機(jī)充電電池計(jì)劃2026年量產(chǎn)。
不僅僅國外企業(yè)布局，國內(nèi)鋰電企業(yè)也在爭搶“蛋糕”。
CATL在硫化物充電機(jī)充電固態(tài)電池方面比較成熟，目前正加速開發(fā)EV用的硫化物全固態(tài)充電機(jī)充電鋰金屬電池研發(fā)的步伐。
據(jù)媒體報(bào)道，環(huán)宇賽爾新能源、河南鋰動電源等企業(yè)也紛紛布局充電機(jī)充電固態(tài)電池。
隨著科研機(jī)構(gòu)的深入研究與企業(yè)的不斷布局，市場對充電機(jī)充電固態(tài)電池的期待越來越大，然而距離充電機(jī)充電固態(tài)電池商業(yè)化還有較長一段距離。
豐田曾經(jīng)表示，希望能在2020年其新能源車上應(yīng)用充電機(jī)充電固態(tài)電池技術(shù)。從理論提出的時間以及該技術(shù)發(fā)展進(jìn)程來看，充電機(jī)充電固態(tài)電池并不是一個新的概念，但研發(fā)進(jìn)展并沒有想象的那么快速。正如液態(tài)充電機(jī)充電鋰電池，在上世紀(jì)70年代，相關(guān)的理念和實(shí)驗(yàn)認(rèn)證就在齊頭并進(jìn)，但真正大規(guī)模的使用，已經(jīng)是20世紀(jì)末了。
不僅僅是時間問題，成本高一直都是充電機(jī)充電固態(tài)電池發(fā)展的“攔路虎”。目前，充電機(jī)充電固態(tài)電池面臨著以下技術(shù)難題：固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間界面阻抗過高、固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率偏低、材料成本制備成本昂貴等。據(jù)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)表示，多項(xiàng)技術(shù)正逐步推進(jìn)，相繼提出相應(yīng)的解決方案，但是充電機(jī)充電固態(tài)電池的前進(jìn)之路并不是那么順暢。
一句話，充電機(jī)充電固態(tài)電池的發(fā)展還處于早期階段，目前所有的數(shù)據(jù)和特性都是實(shí)驗(yàn)室的，距離商業(yè)化還有很長的一段路要走，“道阻且長”！
馬斯克暗示充電機(jī)充電固態(tài)電池技術(shù)等突破性充電機(jī)充電電池技術(shù)即將來臨
馬斯克發(fā)言如下：
好的，接下來我談?wù)勎业目捶?。全球每天每周幾乎都有人宣稱獲得了充電機(jī)充電電池突破。當(dāng)某人聲稱打造了突破性的充電機(jī)充電電池技術(shù)，那么就會給我們發(fā)送一個樣本?；蛘吣銓ξ覀儾⒉皇中湃?，會選擇將樣本送至獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室，來驗(yàn)證相關(guān)的參數(shù)。
沒錯，現(xiàn)在大部分充電機(jī)充電電池突破技術(shù)都停留在PowerPoint階段，甚至我還可以給你傳輸至仙女座星系的PowerPoint演示圖。但這并不意味著就能和我們的生活產(chǎn)生交集。因此特斯拉是這個地球上最大的充電機(jī)充電鋰電池買家。那么當(dāng)他們在充電機(jī)充電鋰電池上取得突破之后第一個會寄給誰？我們！因?yàn)槲覀兪亲畲蟮目蛻簟?/span>
如果我們在充電機(jī)充電電池技術(shù)上有一些突破我會感到非常的驚喜，這必然是非常美妙的事情，必然會載入史冊。不過實(shí)驗(yàn)室在接下來的幾年中逐步研發(fā)現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝從而進(jìn)一步優(yōu)化降低成本。因此現(xiàn)階段突破性充電機(jī)充電電池不會出現(xiàn)。
我認(rèn)為某些技術(shù)突破是可以實(shí)現(xiàn)的。不過這些都是機(jī)密，因此在本次電話會議上我不能談及，但是我確信其中一種解決方案可以奏效。截止目前，它還沒有在實(shí)驗(yàn)室開始運(yùn)行，但很快就會在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。
充電機(jī)充電固態(tài)電池簡介
在固態(tài)離子學(xué)中，充電機(jī)充電固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的充電機(jī)充電電池。充電機(jī)充電固態(tài)電池一般功率密度較低，能量密度較高。由于充電機(jī)充電固態(tài)電池的功率重量比較高，所以它是電動汽車很理想的充電機(jī)充電電池 。
2020年充電機(jī)充電固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)有望取得突破性進(jìn)展，在成本、能量密度和生產(chǎn)過程等方面進(jìn)一步趕超充電機(jī)充電鋰離子電池技術(shù)。
2030年，充電機(jī)充電鋰離子電池將不再是電動汽車充電機(jī)充電電池主流，但其在某些電子原件領(lǐng)域仍有一席之地。
歷程
從1991年索尼公司將含有液態(tài)電解質(zhì)的充電機(jī)充電鋰離子電池帶入電子設(shè)備的應(yīng)用至今，液態(tài)充電機(jī)充電鋰電池已經(jīng)成為目前最為成熟、使用最廣泛的技術(shù)路線之一。
在2010年，豐田就曾推出過續(xù)航里程可超過1000KM的充電機(jī)充電固態(tài)電池。而包括QuantumScape以及Sakti3所做的努力也都是在試圖用充電機(jī)充電固態(tài)電池來取代傳統(tǒng)的液態(tài)充電機(jī)充電鋰電池。
加拿大Avestor公司也曾嘗試過研發(fā)固態(tài)充電機(jī)充電鋰電池，最終2006年正式申請破產(chǎn)。Avestor公司使用一種高分子聚合物分離器，代替充電機(jī)充電電池中的液體電解質(zhì)，但一直沒有解決安全問題，在北美地區(qū)發(fā)生過幾起充電機(jī)充電電池燃燒或者爆炸事件。
2015年3月中旬，真空吸塵器的發(fā)明者、英國戴森公司（Dyson）創(chuàng)始人詹姆斯·戴森將其首筆1500萬美元的投資投向了充電機(jī)充電固態(tài)電池公司Sakti3，后者是一家成立于2007年的充電機(jī)充電電池創(chuàng)業(yè)公司。
充電機(jī)充電固態(tài)電池原理
傳統(tǒng)的液態(tài)充電機(jī)充電鋰電池又被科學(xué)家們形象地稱為“搖椅式充電機(jī)充電電池”，搖椅的兩端為充電機(jī)充電電池的正負(fù)兩極，中間為電解質(zhì)（液態(tài)）。而鋰離子就像優(yōu)秀的運(yùn)動員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負(fù)極再到正極的運(yùn)動過程中，充電機(jī)充電電池的充放電過程便完成了。
充電機(jī)充電固態(tài)電池的原理與之相同，只不過其電解質(zhì)為固態(tài)，具有的密度以及結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，進(jìn)而提升充電機(jī)充電電池容量。因此，同樣的電量，充電機(jī)充電固態(tài)電池體積將變得更小。不僅如此，充電機(jī)充電固態(tài)電池中由于沒有電解液，封存將會變得更加容易，在汽車等大型設(shè)備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節(jié)約了成本，還能有效減輕重量。
- 上一篇：現(xiàn)代直流穩(wěn)壓電源為什么要采用PFC技術(shù)--直流電源濾波電容的 2017/8/13
- 下一篇：充電機(jī)充電蓄電池?zé)o線充電技術(shù)解析 2017/8/13
