《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設(shè)計(jì) > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > 長續(xù)航不是夢(mèng) 新能源下一代動(dòng)力電池何時(shí)到來

長續(xù)航不是夢(mèng) 新能源下一代動(dòng)力電池何時(shí)到來

2017-09-02
關(guān)鍵詞: 新能源 動(dòng)力電池

  電動(dòng)化是未來汽車的發(fā)展趨勢,現(xiàn)階段新能源汽車的占比高歌猛進(jìn),零部件等技術(shù)也已逐漸成熟,制約整車成本的只剩下動(dòng)力電池這一座大山,新能源汽車特別是純電動(dòng)汽車多久才能普及,將以動(dòng)力電池何時(shí)大規(guī)模商業(yè)化為前提。而現(xiàn)階段動(dòng)力電池目標(biāo)很明確,提高續(xù)航能力、增加安全性,又要降低成本物美價(jià)廉。

  綜合技術(shù)、成本和商業(yè)化等因素,固態(tài)電池被推上風(fēng)口,成為下一代電池的主要研發(fā)方向。眾所周知,相比傳統(tǒng)鋰電池,固態(tài)電池的差異在于電解質(zhì)固態(tài)化,固態(tài)電池具有能量密度高、安全性好等優(yōu)勢。

  6363985786329572296901044.jpg

  傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池被科學(xué)家們稱為“搖椅式電池”,搖椅的兩端為電池的正負(fù)兩級(jí),中間為液態(tài)電解質(zhì),鋰離子在搖椅的兩端來回奔跑,在從正極到負(fù)極再到正極的過程中,電池完成充放電過程。固態(tài)電池的原理與之相同,不過電解質(zhì)為固態(tài)。

  固態(tài)電池有哪些優(yōu)缺點(diǎn)

  安全性高,不同于液態(tài)電解質(zhì),電池發(fā)生刺穿或擠壓事故后易被點(diǎn)燃而發(fā)生爆炸。固態(tài)電解質(zhì)具備不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液等問題。

  能量密度高,固態(tài)電池的電解質(zhì)可以裝更多的高電壓正極材料,加上固態(tài)電池體積小、穩(wěn)定,可以讓電池管理更為簡化,能量密度自然會(huì)大大提高。

  輕,在傳統(tǒng)鋰離子電池中,隔膜和電解液加起來占據(jù)了電池中近40%的體積和25%的質(zhì)量,而使用固態(tài)電解質(zhì)自然就可以減小體積和質(zhì)量。

  循環(huán)性強(qiáng),由于固態(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,因此大大提升了鋰電池的循環(huán)性和使用壽命。

  當(dāng)然固態(tài)電池并非完美,其也具備界面阻抗大、快充難和成本高等缺點(diǎn):

  界面阻抗過大,固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面是固-固狀態(tài),因此電極與電解質(zhì)之間的有效接觸較弱,離子在固體物質(zhì)中傳輸動(dòng)力學(xué)低。

  快充比較難,電池的阻抗、電導(dǎo)率等問題表現(xiàn)出來就是內(nèi)阻大,就會(huì)阻礙充電,在充電過程中會(huì)造成能量的損失,這部分能量的浪費(fèi)是無法忽視的問題。

  成本價(jià)格高,目前固態(tài)電池制備技術(shù)和工藝不夠成熟,成本高是在所難免的。

  6363985786334252292886952.jpg

  固態(tài)電池的未來挑戰(zhàn)還有哪些?

  從理論的提出時(shí)間來看,固態(tài)電池并不是一個(gè)新的概念,多年來,其研發(fā)上的進(jìn)展并沒有想象那么快速。雖然固態(tài)電池在多方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,但同時(shí)也有一些需要解決的問題。

  由于固態(tài)電池的電解質(zhì)材料全是固體,導(dǎo)電過程中是點(diǎn)接觸,所以從電池本身制造的過程上來說,需要解決基于界面阻抗的問題。其次,固態(tài)電池循環(huán)設(shè)備在現(xiàn)階段來看做的還不夠好。

  固態(tài)電池正極活性材料、負(fù)極活性材料,電解質(zhì)材料全是固體,接觸的時(shí)候是點(diǎn)接觸、不是面接觸,這樣離子導(dǎo)電性本身沒有液體高固態(tài)電解質(zhì)本身的離子導(dǎo)電性,第二基于點(diǎn)接觸和面接觸的區(qū)別,所以從電池本身制造的過程上來說,需要解決基于界面阻抗的問題。

  固態(tài)電池在充電和放電過程中不單單是固態(tài)的,所有電池在充電和放電有體積膨脹和收縮,原先液態(tài)電池可以有一定忍耐度,在整個(gè)收放過程中液體稍微有一點(diǎn)膨脹就消除了,但是如果固態(tài)電池在膨脹和收縮過程中可能會(huì)裂,所以會(huì)影響使用。所以固態(tài)電池循環(huán)設(shè)備做的還不夠好這是一個(gè)問題。

  何時(shí)迎來商業(yè)化量產(chǎn)?

  當(dāng)前,固態(tài)電池現(xiàn)在的制備技術(shù)成熟度還有待加強(qiáng),商業(yè)化擴(kuò)產(chǎn)需要克服的困難還有很多。但可以預(yù)期的是,隨著研發(fā)和工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,全固態(tài)電池中的科學(xué)和工藝上的問題會(huì)逐漸得到緩解。

  從世界范圍看,預(yù)計(jì)固態(tài)電池會(huì)在2020年左右能夠?qū)崿F(xiàn)小批量的量產(chǎn)。寶馬聲稱有望于2026年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池突破性進(jìn)展并隨后量產(chǎn);豐田也正在全力研發(fā)固態(tài)電池,并且已經(jīng)開發(fā)出電池原型,豐田曾表示,這種電池大約在2020年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,到2025年得到實(shí)質(zhì)性改善。


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,請(qǐng)及時(shí)通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。