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固态电池革命性替代 $新宙邦(SZ300037)$ $天齐锂业

文章出处:804488.com人气:发表时间:2021-01-03 【

固态电池应用实现突破、丰田明年将推原型车

据报道,丰田希望成为全球首家量产搭载固态电池汽车的厂商,将于明年推出原型车,在2021-2030这个十年的初期开始面向市场销售。据称,丰田目前正在开发的固态电池汽车,在同等条件下的续航里程是传统锂离子电池的超过两倍,即便对于最紧凑的车型来说,也不需要多布局电池而牺牲内部空间。对于搭载固态电池的汽车来说,充满电只需要大约10分钟,相比于传统电动汽车缩减了至少三分之二。

如果丰田的这一新型电池大规模投入使用,那么不仅是电动汽车行业,整个汽车业都将迎来颠覆性变化。固态电池被认为是未来最适合电动汽车的动力电池。


固态锂电池与传统锂电池最大的不同在于电解质

传统锂电池采用隔膜+电解液中间含有液态物质,而固态电池则使用固体电解质。相比传统锂电池,固态锂电池的安全性更好,能量密度更高。

目前已经在使用或接近商用的固态电池的电解质有:聚合物、硫化物和氧化物三种,其中氧化物电解质性能最优

氧化物电解质的稳定性好,循环寿命长(可达1000次以上),能量密度较高,倍率性能较好,同时成本较低。主要缺陷是界面接触问题尚未完美解决。氧化物电解质比较适合动力电池,如今国内企业大部分选择了金属氧化物动力电池,其制造工艺和改性水平也在稳步提升。

固态电池在安全性和便利性上优势明显

理论上固态电池量产成本可以与液态电池相媲美

氧化物固态电池电解质物料价格低廉且电芯易组装,封装成本低。只要解决氧化物电解质大规模量产的技术问题,固态电池的量产成本或可以与液态电池相媲美。

三星固态电池最新科研成果发布,全固态电池性能出现重大突破。2020 年 3 月初,三星高等研究院(SAIT)与三星日本研究中心(SRJ)在《自然-能源》(Nature Energy)杂志上发表《High-energy long-cycling all-solid-state lithium metal batteries enabled by silver–carbon composite anodes》,介绍了其在固态电池领域的最新进展,银碳基全固态电池能够实现 900Wh/L 高能量密度、1000 圈以上长循环寿命及 99.8%极高库伦效率(充放电效率),电池一次充电后可驱动汽车行驶 800 公里。


电池结构如下:

(1) 正极:高镍三元材料 LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2(NMC)

(2) 正极涂层:5nm 厚的 Li2O-ZrO2(LZO)

(3) 固态电解质:argyrodite 型(Li6PS5Cl)硫化物电解质

(4) 负极:5-10μm 的超薄银碳负极

(5) 集流器:铝箔、不锈钢(SUS)箔集流器

(6) 无隔膜和液态电解质

依据锂电池技术发展路线进行四类电池对比。

两种液态锂离子电池:LIB(石墨负极)、LIB(硅碳负极)。

两种固态电池:基于石墨负极的硫化物ASSB(简称 SLIB)、基于锂负极的硫化物 ASSB(简称 SLMB)。

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