目前固态电池的技术路线和研发进度_风闻
观察者网用户_672702-2021-02-19 15:03
目前日本拥有固态电池专利916件,占比接近一半,多为外围专利,美国和中国分别以398件和362件的专利数位居第二、第三,中国的固态电池方面核心论文数量目前占据第一位
固态电解质是固态电池的核心中的核心,正极与负极可继续沿用当前体系,实现难度相对较小,**固态电解质可以分为聚合物、氧化物、硫化物三种体系,**三大体系各有优势,其中聚合物电解质属于有机电解质,氧化物与硫化物属于无机陶瓷电解质,欧美企业偏好氧化物与聚合物体系,日韩企业更多致力硫化物体系,中国目前三种技术路线都在齐头并进。在“六五”和“七五”期间,中科院就将固态锂电和快离子导体列为重点课题,此外,北京大学、中国电子科技集团天津18所等院所也立项进行了固态锂电电解质的研究,并在此领域取得了不错的进展。
聚合物体系:法国博洛雷公司率先小规模量产,技术最成熟,性能上限低。目前能量密度只能做到100Wh/kg,对比传统锂电尚未具备竞争优势。
氧化物体系:分为薄膜型与非薄膜型,薄膜型产品性能较好,但扩容困难。非薄膜型氧化物产品综合性能出色,是当前开发热门。已成为中国企业重点开发的方向,台湾辉能与江苏清陶都是此赛道的领跑企业。已经有部分产品投放市场
硫化物体系:硫化物电解质是电导率最高的一类固体电解质,但是对环境敏感,存在安全问题,性能不稳定,容易氧化,遇水易产生H2S等有害气体,开发潜力最大,难度也最大。硫化物固态电池的开发主要以丰田、三星、宁德时代为代表,主要用于汽车电池,宁德时代日前公开了两种固态电池相关核心专利,分别为固态电解质的制备方法、硫化物固态电解质片及其制备方法。
综合看来,聚合物体系工艺最成熟,率先诞生EV级别产品,其概念性与前瞻性引发后来者加速投资研发,但性能上限制约发展,与无机固态电解质复合将是未来可能的解决路径;氧化物体系中,薄膜类型开发重点在于容量的扩充与规模化生产,而非薄膜类型的综合性能较好,是当前研发的重点方向;硫化物体系是最具希望应用于电动车领域的固态电池体系,但处于发展空间巨大与技术水平不成熟的两极化局面,解决安全问题与界面问题是未来的重点。