固态电池已经引起了广泛的关注,并有望引领下一波锂电池的发展。小软包电池无疑是最匹配的未来电池技术发展方向。
固态电池优势
报告显示,目前有3033条新能源汽车缺陷举报线索,反映出 “动力电池过热起火 “和 “电控系统故障 “仍占很大比重,是新能源汽车的首要安全隐患。
锂电池起火的主要原因是电解液。电解液对温度非常敏感。它在高温下容易分解,腐蚀性强,易燃,容易泄漏。特别是锂的进化反应很容易造成短路。
相比之下,固态电池最突出的优点是安全。它采用几乎不易燃的固体电解质作为导电介质,降低了电池组对温度的敏感性,并有效地阻隔了正负极,具有良好的绝缘性。
除了安全方面的天然优势外,固态电池的另一个主要方面是性能。
新能源汽车一直朝着高续航能力的道路发展,为了实现这一目标,需要具有更高能量密度的锂电池。在液体锂电池技术的固有瓶颈下,很难实现未来的能量密度目标。从未来锂电池的高能量密度技术发展路径来看,固态电池无疑更适合于大规模应用。
使用固体电解质可以改变现有的正负极系统,使用更高比容量的材料作为正负极。通过在负极使用金属锂,在正极使用高电位材料,电化学窗口可以达到5V以上。锂的比容量高达3860 mA h/g,是石墨的10倍以上,是三元高镍阴极的17.5倍。
目前使用的,或接近商用的固态电池电解质有三种,即聚合物、硫化物和氧化物。最近,中国科技大学合成了一种新的固态电解质–氯化锆锂,其成本降低了94%。
安全、性能和成本是锂电池推广的三个核心要素。在这三个方面,固态电池已经显示出巨大的优势。毫无疑问,未来锂电池的主流技术路线是属于固态电池的。
目前,固态电池技术仍处于一片蓝海之中。电解液、正极等材料还没有出现颠覆性的替代产品,也没有形成产业基础。这是先行者获得优势的最佳时机。
然而,如何识别具有发展前景和潜力的固态电池企业,是投资者面临的一个难题。
小软包电池
传统的锂电池和固态电池包装有三种工艺:软装、方形和圆柱形。层压工艺生产的小软包电池,内部变形、弯曲或断裂的概率很低。
此外,软包电池的铝塑膜外壳也不硬。一旦电池受热失控,热量一般会先突破铝塑膜包装,带走大量热量,防止电池爆炸。
在相同容量下,较轻的铝塑膜外壳使整个电池比钢壳锂电池轻40%,比铝壳锂电池轻20%。因此,小软包电池的能量密度将比钢壳三元锂电池高40%。
软包电池赢得了下游汽车厂商的青睐,大众、奔驰等车企都用软包电池配置了多款主流车型。以孚能科技为代表的软包电池企业经过多年的努力,产品质量已达到国际先进水平,并成功进入戴姆勒A的供应体系。
2021年,孚能科技在中国动力电池制造商中排名前十。在中国的软包电池和三元软包电池的装机容量方面,孚能科技连续保持第一的位置。
总结
在固态电池技术的进步上,从政府到企业,都不遗余力。
包括宝马、奔驰、大众等汽车集团都将固态锂电池作为其下一代电动汽车电池的技术方向。在政府层面,欧盟国家联合投资32亿欧元,并从私人投资者那里筹集50亿欧元用于发展固态电池。
美国、日本和韩国也宣布了对固态锂电池发展的支持政策和补贴。
中国提出了加强固态电池的研发和产业化的要求。由东风汽车和赣锋锂业联合开发的首批50辆东风-赣锋高比能量固态电池车在江西省新余市交付使用。在这种情况下,固态电池未来的确定性是毋庸置疑的,甚至已经开始提速。