“固态电池急不得,要一步一步来,一次性做出来的就只能是一个样品。”日前,我国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在2024国际动力电池大会上关于固态电池工业化的讲演,引发重视。
所谓固态电池,是指电池单体中只含有固体电极和固态电解质,不含有任何液态电解质、液态溶剂、液态添加剂的锂二次电池。近年来,跟着新能源汽车工业迅猛开展,工业界更加认识到传统液态锂电池单位体积内的包括的能量已挨近上限,且有机电解液存在热失控危险,难以满意社会对动力电池逐渐的提高的功能要求。相较而言,固态电池因具有高安全性、高能量密度、高功率特性、好的温度适应性和资料选型规模广等优势,已成为全国际新一代动力电池工业竞赛制高点。现在,我国、韩国、日本、美国和欧盟等均已将固态电池作为重要战略方向,汽车企业和电池企业也纷繁参加相关工业链比赛,以期赢得未来工业高质量开展抢先优势。
仅本年上半年,我国就有10多家企业推出固态电池量产时间表。不过,从详细产品来看,这些电池并非真实的全固态电池。比方,上汽智己发布的光年固态电池,“在电解质中参加了10%的滋润液”,实为半固态电池。
“半”与“全”之间,尽管只要一字之差,但其背面折射的不仅是产品功能之别,更是商业化使用之难。要看到,尽管全球固态电池研制已构成聚合物、氧化物、硫化物和卤化物等多条技能道路,但现在还没有一条技能道路彻底老练,大都仍处于研讨开发阶段,在资料、界面、电芯等方面存在不少应战。比方,硫化物电解质化学稳定性、空气稳定性很差,批量出产很难;硅碳负极体积膨胀大、锂负极还不老练。
在界面方面,电极资料与固态电解质的固固触摸也是难题。一方面,物理触摸差会导致固态电池在拼装后存在比较大界面阻抗;另一方面,跟着电化学反响不断进行,固态电解质和电极的触摸界面难以坚持长时间稳定性,或许引发继续的副反响,终究影响电池的倍率功能和循环稳定性等。有人形象地比方,现在固态电池和液态电池中锂离子在正负极之间往复络绎的导电率的不同,类似于“在沙子里”和“在水里”游水的不同,前者的打破难度可想而知。
当然,固态电池要完成商业化使用,除了技能攻关和资料功能提高外,要害还要降本。首要,固态电解质和更高理论容量的正负极在内的原资料本钱比较高。比方,锂硫化物的价格是碳酸锂的5至10倍。其次,固态电池对出产环境与原资料纯度的要求极高,对出产的根本工艺和质量操控提出了更苛刻的要求,出产设备替换率也更大。此外,工业链的不完善也会推高本钱。