打破鋰電池高端隔膜「卡脖子」局面,固態電池勇猛進擊?

2020-12-01 騰訊網

電池領域「卡脖子」背景

日前，科技日報報導了我國35項」卡脖子」技術，其中鋰離子電池四大核心材料中，正負極材料、電解液都已實現了國產化，唯獨高端隔膜仍是短板，目前依然大量依賴進口。固態電池通過使用固態電解質替代了傳統鋰離子電池中的電解液和隔膜，一方面可以提高安全性與能量密度等綜合性能，另一方面又具有解決高端隔膜「卡脖子」問題的潛力。

自1991年日本索尼公司率先實現鋰離子電池的商業化後，鋰離子電池得到了廣泛的應用。目前佔據動力電池市場較大份額的鋰離子電池，由於其電解質採用可燃燒、易與正負極材料發生反應的液態電解質，造成其存在著不可避免的安全隱患，因此急需電池領域的技術革新來解決這些安全性問題。

此外，2018年12月18日，國家發展和改革委員會正式發布《汽車產業投資管理規定》(以下簡稱《規定》)。與此前公布的《汽車產業投資管理規定(徵求意見稿)》以下簡稱(《意見稿》)相比，《規定》在動力電池投資方面取消了「能量型車用動力電池單體比能量應不低於300Wh/Kg，系統比能量應不低於220Wh/Kg」的要求。《規定》於2019年1月10日起施行，這從側面反映出中國國內的動力電池技術水平仍不能滿足下一階段新能源汽車的發展要求，這也迫切需要電池領域的技術革新，來提高電池的能量密度，從而跟上新能源汽車的發展步伐。

今天，小編先帶大家了解下全固態電池工作原理、性能優勢、產業鏈、三大技術路徑等~

全固態電池

全固態電池固態電池即電解質採用固體材料的二次電池，它與傳統鋰離子電池的區別在於以固體電解質替代了傳統鋰離子電池的電解液和隔膜。由於其在安全性、能量密度、循環壽命等方面具有優於傳統鋰離子電池的性能，因此被視為下一代電池技術。

工作原理上，固態鋰電池和傳統的鋰電池並無區別：傳統的液態鋰電池被稱為「搖椅式電池」，搖椅的兩端為電池的正負兩極，中間為液體電解質，鋰離子在電解液中遷移來完成正負極間的穿梭實現充放電，而固態電池的電解質為固體形態，相當於鋰離子遷移的場所轉到了固態的電解質中。

固體電解質是固態電池的核心材料，從各大企業和科研機構研究的成果來看，目前主要使用的有聚合物型、氧化物型和硫化物型三大體系。歐美企業偏好氧化物和聚合物體系，而豐田、三星為首的日韓企業則更熱衷於硫化物體系，中國則比較分散，三個體系均有研究者。其中，聚合物型電解質雖率先實現小規模量產，但是理論能量密度不及其它兩類電解質；硫化物電解質離子電導率高，是最有希望應用於電動車領域的固態電池體系，但是技術不成熟，生產難度最大；薄膜型氧化物電池容量小、生產成本高，只能應用於消費類電子領域；非薄膜型氧化物電池綜合性能較好，且無致命缺陷，是較為適合量產的固態電池技術路徑之一。

電池技術革新勢在必行，固態電池因其優異的性能成為下一代電池技術的希望。因此材料委天津院針對全固態電池技術、國內外產業現狀及其發展過程中存在的問題進行了深入研究並發布系列報告。

下期預告：

全固態電池國內外政策及產業、科研現狀

報告目錄

本文作者：材料委天津院

本文責編：王寧寧

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