充電機充電鋰電池的下一個風口已經(jīng)到來-固態(tài)電解質(zhì)
2017-8-23 11:18:29??????點擊：
導讀
時至今日，困擾三元充電機充電蓄電池的安全性依然沒有得到很好的處理，就連聲稱BMS做到全球最好的特斯拉，也是安全事故不斷，2017年僅國內(nèi)就有兩輛Model S發(fā)作嚴峻起火事件，三元充電機充電蓄電池的安全性依然遭到我們的質(zhì)疑。
鋰電安全一向都是職業(yè)關懷的問題。因為運用端及政策層面臨能量密度的要求不斷提高，三元充電機充電蓄電池成為干流技能道路的趨勢已不可逆轉(zhuǎn)。但時至今日，困擾三元充電機充電蓄電池的安全性依然沒有得到很好的處理，就連聲稱BMS做到全球最好的特斯拉，也是安全事故不斷，2017年僅國內(nèi)就有兩輛Model S發(fā)作嚴峻起火事件，三元充電機充電蓄電池的安全性依然遭到我們的質(zhì)疑。
面臨職業(yè)開展的痛點，職業(yè)專家、企業(yè)都在不斷尋覓新的開展思路，電解液就是其間一個思路。眾所周知，電解液是鋰離子充電機充電蓄電池不可或缺的重要組成部分，是鋰離子充電機充電蓄電池獲得高電壓、高循環(huán)功能等長處的必備條件。鋰離子充電機充電蓄電池一般選用有機溶劑作為電解液，而這類有機溶劑極易焚燒，充電機充電蓄電池一旦因為內(nèi)短路產(chǎn)生高溫或許火花，電解液將在瞬間被點著并導致整個充電機充電蓄電池發(fā)作爆破。新的思路是，將易燃的液態(tài)電解液，變成固態(tài)電解質(zhì)，下降因為易燃而導致的安全風險，一起也能獲得更好的功能。跟著新動力轎車的開展，高能量密度、高安全性充電機充電蓄電池成為商場的必爭方針。有專家認為，利用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)電解質(zhì)是從本質(zhì)上提高鋰充電機充電蓄電池安全性的必經(jīng)之路。
美國麻省理工學院博士后王燕（音譯）和資料與工程學教授格布蘭德·塞達爾表明，固態(tài)電解質(zhì)將是“一個真實的游戲規(guī)則顛覆者”，它將打造出一款完美的充電機充電蓄電池——固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池，處理現(xiàn)在鋰離子充電機充電蓄電池所面臨的絕大多數(shù)問題，讓充電機充電蓄電池的壽命、安全性以及本錢之間完成最佳平衡。
那么固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池具有怎樣的魅力呢？
北京理工大學電動車輛國家工程試驗室、我國電工技能學會電動車輛專業(yè)委員會委員孫立清曾表明，固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池將是下一個風口，是新動力充電機充電蓄電池未來首要開展趨勢。相較于傳統(tǒng)鋰充電機充電蓄電池，固態(tài)鋰充電機充電蓄電池的差異在于電解質(zhì)固態(tài)化，理論上存在必定的優(yōu)勢。
圖為固態(tài)電解質(zhì)原理圖
安全功能高。因為液態(tài)電解質(zhì)中含有易燃的有機溶液，發(fā)作短路溫度驟升時容易發(fā)作焚燒和爆破，需要設備抗溫升和防短路的安全設備結(jié)構(gòu)。而固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不蒸發(fā)、不存在漏液問題，也克服了鋰枝晶現(xiàn)象，因此全固態(tài)充電機充電蓄電池具有極高安全性。
能量密度高?，F(xiàn)在，商場中運用的鋰充電機充電蓄電池能量密度為200Wh/kg，如果選用固態(tài)電解質(zhì)，鋰充電機充電蓄電池能量密度根本可達300-400Wh/kg，簡直翻了一番。
相對較輕。比較液態(tài)充電機充電蓄電池，相同容量的充電機充電蓄電池組，固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池相對較輕。比方特斯拉-松下出產(chǎn)的三元鋰充電機充電蓄電池組質(zhì)量到達900kg，而固態(tài)充電機充電蓄電池創(chuàng)業(yè)公司Seeo Inc出產(chǎn)的相同容量充電機充電蓄電池組的質(zhì)量卻只有323kg，挨近前者的三分之一。
循環(huán)功能強。固態(tài)電解質(zhì)處理了液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中構(gòu)成的固體電解質(zhì)界面膜的問題和鋰枝晶現(xiàn)象，大大提高了鋰充電機充電蓄電池的循環(huán)性和運用壽命，抱負狀況下循環(huán)功能體現(xiàn)優(yōu)異，能夠到達45000次左右。
固態(tài)電解質(zhì)具有更優(yōu)勢的一起，也存在必定的缺陷，這也是將固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池停步于商業(yè)化的首要原因。
圖為全固態(tài)鋰充電機充電蓄電池結(jié)構(gòu)示意圖以及充電機充電蓄電池功能
界面阻抗過大。與傳統(tǒng)鋰充電機充電蓄電池比較，固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池的固-固界面存在電極與電解質(zhì)之間有用觸摸較弱，離子在固體物質(zhì)中傳輸動力學低一級問題，為了避免因空間電荷層導致的高界面阻抗，專家不斷進行試驗，希望提前打破。
快充比較難。固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池有倍率功能很低的LiPON系列充電機充電蓄電池（實際上氧化物系統(tǒng)的電解質(zhì)遍及倍率功能欠安），也能夠根據(jù)硫系高功能電解質(zhì)做出高倍率還不錯的固態(tài)鋰硫充電機充電蓄電池。可是總體來說，作為動力電源運用，固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池在高倍率功能方面仍是有許多應戰(zhàn)的。
本錢價格高。據(jù)了解，液態(tài)電解質(zhì)鋰充電機充電蓄電池的本錢大約在200-300美元/千瓦時，如果運用現(xiàn)有技能制作足認為智能手機供電的固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池，其本錢會到達1.5萬美元，而足認為轎車供電的固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池本錢更是到達令人咋舌的9000萬美元。
其實，固態(tài)電解質(zhì)充電機充電蓄電池并不是新鮮內(nèi)容。我國工程院陳立泉院士曾表明，如果現(xiàn)在還不布局全固態(tài)充電機充電蓄電池，將會失去開展機遇。企業(yè)看好固態(tài)充電機充電蓄電池的遠景，紛繁布局。早在2010年，豐田就一向在固態(tài)充電機充電蓄電池范疇默默探究?？墒且幌驔]有起色，直到2016年12月份向美國專利局提交的固態(tài)充電機充電蓄電池專利總算獲批，博得各大版面的頭條。
據(jù)美國專利局公示的豐田固態(tài)充電機充電蓄電池專利申請內(nèi)容，豐田研制的固態(tài)充電機充電蓄電池的電解質(zhì)由硫化固態(tài)電解質(zhì)資料構(gòu)成，其間包含鋰、磷、硫和碘元素，電極活性資料層則添加了特殊的磷酸酯，改進了充電機充電蓄電池的熱穩(wěn)定性。
技能和資料的前進，讓國內(nèi)外越來越多的安排和企業(yè)看到了固態(tài)充電機充電蓄電池的光亮遠景，紛繁投入到固態(tài)充電機充電蓄電池的研制和出產(chǎn)中來，國外在這一范疇起步較早并獲得了必定的效果，大致狀況如下：
從上表能夠看出，聚集固態(tài)充電機充電蓄電池不止有國外安排，還包含不少的國內(nèi)安排?，F(xiàn)在國內(nèi)從事固態(tài)充電機充電蓄電池研討的安排企業(yè)首要有中科院化學所、中科院青島動力所、中科院寧波資料所、寧德年代、中航鋰電、珈偉股份、橫店東磁、臺灣輝能等。這些企業(yè)也已獲得必定打破，具體狀況如下：
珈偉股份：2016年11月15日珈偉股份公司在上海發(fā)布了全球首例固態(tài)鋰充電機充電蓄電池與快充鋰充電機充電蓄電池，一起表明，將全力加快固態(tài)鋰充電機充電蓄電池與快充鋰充電機充電蓄電池的合體，將更深一層的安全保證與超強功能合二為一。
寧德年代：寧德年代研制司理郭永勝表明，寧德年代正在活躍布局動力充電機充電蓄電池下一代技能，在固態(tài)鋰充電機充電蓄電池方面的投入研制比較多，一起也在開發(fā)固態(tài)充電機充電蓄電池的制作工藝。
此外，橫店東磁也表明，將安排研制固態(tài)充電機充電蓄電池。
固態(tài)電解質(zhì)作為未來充電機充電蓄電池技能方向之一，盡管在電解質(zhì)資料以及本錢、工藝上還有相當長的路要走，但面臨其巨大的商業(yè)價值空間，必定還會有更多充電機充電蓄電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)投入其間。而跟著研制技能的推進和深化，固態(tài)充電機充電蓄電池產(chǎn)業(yè)化的腳步也將離我們越來越近。
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