固態電池離電動汽車還有多遠?

2020-12-05 蓋世汽車資訊

近日,電動汽車初創公司菲斯克(Fisker)固態電池技術獲卡特彼勒投資;宣布在新加坡建電動車廠的戴森也採用的是美國Sakti3研發的固態電池;同時,已宣布進入汽車領域的蘋果公司也一直在研發固態電池技術。

顯然,一直被譽為下一代電池技術的固態電池已經從實驗室研究到了量產研發階段,並獲得了一定的資本青睞,除了寶馬、豐田老牌車企對固態電池競相追逐,一波基於固態電池技術的新興造車勢力也正在崛起。

固態電池產業化呈三大特徵

固態電池即採用固態電解質的鋰電池,一方面可以通過提升電壓平臺,來進一步提升電池能量密度;另一方面由於在固固反應中可以減少氣體排放,大幅提高了鋰電池的安全性能。

北京衛藍新能源科技有限公司總經理俞會根曾表示,固態電池具備十大性質:有望抑制鋰枝晶,不易燃燒、不易爆炸,無持續界面反應,無電解液洩露、乾涸問題,高溫性能更好,無脹氣,原材料純度要求降低,正極選擇面寬,非活性物質體積量減少,電芯內部可串聯。

總體來說,不論是安全性還是能量密度,固態電池都是比現在普遍使用的鋰離子電池更適合電動汽車的能量儲存裝置。但就目前而言,固態電池在固態電解質的導電率、內阻、界面阻抗及相容性上還存在不少瓶頸,產業化落地還需要一段時間。現階段各大企業的研發重點是固態聚合物電解質、無機固體電解質的設計及製備技術,固/固界面構築及穩定化技術;並在此基礎上完善電池生產工藝及專用設備的研究,來實現產品的量產。

蓋世汽車梳理發現,固態電池產業化進展呈現出以下三大特點:

從布局的企業來看,不僅僅是科研單位、材料企業、電池企業在積極研發固態電池,車企尤其是國際車企在缺乏電化學技術積累的情況也對固態電池技術表現出近乎痴狂熱情,諸如寶馬、豐田、日立、現代等大部分車企都在直接或間接的布局固態電池技術,足以可見電動化趨勢下,車企對高性能動力電池的渴求是多麼巨大。

從產業化進展來看,固態電池在汽車領域產業化集中在2025年左右。除固態電池技術領先的豐田外,老牌車企量產固態電池的時間均在2025年以後(豐田預計2022年),而新造車勢力則相對激進,菲斯克、戴森更是將固態電池量產時間定在了即將到來的2020年。

從技術路線來看,固態電池的發展主要分為3大方向。國際上技術成熟度較高、技術沉澱較深的法國Bolloré、美國Sakti3和日本豐田,這三家企業也分別代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固態電解質的典型技術開發方向,其中硫化物固態電解質能量密度潛力最大,技術難度也最高,目前大部分企業主要採用氧化物固態電解質。

值得一提的,固態電池其實也是一個比較寬泛的概念,上/下線非常高,不同產品的實際效果差別很大。比如早在2015年,法國Bolloré就量產了固態電池汽車,並投入2900輛進行運營,但除了安全性,其寬溫性和能量密度都不甚理想,現階段遠遠談不上經濟性。想要成為下一代電池技術,量產還僅僅只是一個開始,只有同時將生產成本、生產效率以及技術參數做到一定程度,才能滿足日益增長的電動化需求。

各車企固態電池產業化進展

儘管業內人士一致認為固態電池將成為下一代電池技術,但由於尚具備不少大規模生產製造的瓶頸,也有不少車企對固態電池不屑一顧,比如剛剛在2018年三季度拿下電動車銷量冠軍的特斯拉,就一直認為固態電池還是一項相當遙遠的技術。不過從各大車企的規劃來看,5-10年內,固態電池或將大規模應用在汽車領域。

以下為蓋世汽車整理的部分車企固態電池研發進展情況,供讀者參考。

豐田2022年量產固態電池

2010-2014年,豐田爆發了一波固態電池相關專利申請的高潮(目前共有電池專利2434項,位列全球第一),其主要的精力是集中在的對硫化物體系固態電解質進行研究,以提高電池的能量密度、電導率、循環壽命、安全性能等性能。2017年,電動市場初具規模,豐田宣布組織200人的團隊加快固態電池研發進度,預計2022年量產固態電池。

大眾2025年量產固態電池

不同於豐田,大眾汽車並沒有獨立研發固態電池技術,而是通過投資QuantumScape來布局固態電池。QuantumScape是史丹福大學前研究人員於2010年成立的風險投資公司,擁有超過200多項關於固態電池的技術專利。2018年7月,大眾向QuantumScape投資約1億美元,目標在2025年前建立固態電池生產線。

寶馬2026年量產固態電池

寶馬一方面在自建電芯研發中心,研發固態電池技術並有望於2026年實現固態電池突破性進展並隨後量產。另一方面,寶馬也積極和Solid Power在固態電池方面深度合作,快速提升電池研發能力。值得一提的是Solid Power被多家車企看好,包括萬向、現代等車企都有向Solid Power投資。

現代2025年量產固態電池

早在2017年,現代就宣布正自主研發固態電池,並已建立中試生產設施。今年7月,現代汽車宣布投資位於麻薩諸塞州的Ionic Materials公司,主要進行固態電池研發工作。有業內人士透露,現代正通過南陽研發中心(Namyang R&D Center)旗下的電池研發團隊進行固態電池的研發,目前已取得一定的技術水平,預計2025年可實現固態電池量產。

戴森2020年量產固態電池

2015年,戴森以9000萬美元的價格收購了位於美國密西根州的固態電池公司Sakti3。Sakti3是一家專門開發全固態電池的公司,在氧化物固態電解質研發上處於領先地位。近日,戴森向海外媒體透露,目前正在開發一種極具創新理念的電動汽車,量產車型將於2020年上市銷售,其電動力系統將採用Sakti3研發的固態電池。

菲斯克2020年量產固態電池

菲斯克最早對外宣稱的動力系統是石墨烯電池,但因研發進度不順而擱淺,2017年菲斯克宣布已就固態鋰電池申請了專利,預計可在2023年量產。2018年8月,菲斯克又稱數月後將量產固態電池,或將搭載在電動跑車EMotion上,預計在2020年上市。近日菲斯克獲卡特彼勒投,此前還獲得過漢鼎宇佑集團的投資。

相關焦點

  • 固態電池離我們還有多遠?
    那一直傳的神乎其神的固態電池到底有何優勢之處呢?為何現在也沒能實現?本著為網友答疑也是自己重新回爐學習下,聊一聊相比傳統液態鋰電池更好的固態電池為何遲遲沒能落地呢?固態電池它是誰?首先我們說固態電池優勢前先要問問它是誰?所謂的固態電池從字面上便可很好的理解,固態電池,將液態的電解液變為固態,其固態電池大多數時候指的是固態鋰電池。
  • 固態電池還離我們有多遠?
    那一直傳的神乎其神的固態電池到底有何優勢之處呢?為何現在也沒能實現?本著為網友答疑也是自己重新回爐學習下,聊一聊相比傳統液態鋰電池更好的固態電池為何遲遲沒能落地呢?■ 固態電池它是誰?首先我們說固態電池優勢前先要問問它是誰?所謂的固態電池從字面上便可很好的理解,固態電池,將液態的電解液變為固態,其固態電池大多數時候指的是固態鋰電池。
  • 三星固態電池技術取得突破 力推電動汽車行業邁出一大步
    三星在《自然-能源》雜誌上發表論文據論文介紹,三星通過引入銀碳複合負極、不鏽鋼(SUS)集電器、輝石型硫化物電解質以及特殊材料塗層,對固態電池的負極、電解質與正極進行了處理,有效解決了鋰枝晶生長、低庫倫效率與界面副反應,這三大固態電池量產所面臨的核心問題,推動固態電池技術離產業化更進一步。
  • 氫燃料電池汽車離我們到底還有多遠?
    到2020年實現燃料電池汽車批量生產和規模化示範應用。政策日趨明朗,也看出國家對於氫燃料電動汽車的推廣力度。早在2013年至2015年間,豐田、本田、現代等廠商紛紛推出氫燃料電池車型,氫燃料電池在日本等發達國家地區開始步入商業化階段。
  • 豐田計劃在2021年推出固態電池電動汽車:10分鐘內充滿,可行駛500公裡
    首頁 > 見聞 > 關鍵詞 > 豐田最新資訊 > 正文 豐田計劃在2021年推出固態電池電動汽車:10分鐘內充滿,可行駛500公裡
  • 固態鋰電池或將解決電動汽車燃燒事故問題
    打開APP 固態鋰電池或將解決電動汽車燃燒事故問題 發表於 2019-02-17 09:40:35 其中的鋰離子如同優秀的運動員在正負兩極間來回奔跑,在運動過程中即完成電池的充放電過程。 然而,這種看似有趣的結構卻存在隱患。據不完全統計,今年上半年電動汽車發生過10起燃燒事故。某消防單位對此總結,新能源汽車發生燃燒最為常見的場景表現為充電過程中的燃燒,此外,電池在行駛或停駛過程中也會產生燃燒。
  • 鋰電池、固態電池、燃料電池,未來動力電池誰主沉浮?
    這也說明,新能源汽車將會迎來更快速的發展期。有研究數據表明,一輛電動汽車與一輛原型燃油車同樣行駛20萬公裡,電動汽車可以減少CO2排放近10萬噸。「這是歐洲各國積極推進節能減排計劃的主要原因。」中汽中心動力電池產業發展研究室總監方凱正說。在各國政策的引導下,多家車企加快了發展電動汽車的步伐。
  • 什麼是固態電池,全固態電池到底是一種什麼樣的技術
    當時說的是使用石墨烯電池,續航 640 公裡——史上首款續航超過 480 公裡的豪華電動汽車。 因為那個時候特斯拉的 Model S 100D 還沒出,90D 續航是 450 公裡。 而為了解決電池安全問題,提高能量密度,目前科研界和工業界都在研發以及生產全固態電池,也就是把傳統的鋰離子電池的隔膜和電解液,換成固態的電解質材料。 那麼說來說去,相比於我們生活中最常見的普通鋰離子電池,全固態電池的優點主要有哪些呢?首先,我們要知道—— 影響普通鋰離電池的安全性的因素主要有哪些?
  • 研究團隊探討固態電池工作極限 以提升電動汽車續駛裡程
    【能源人都在看,點擊右上角加'關注'】現在電池電動汽車越來越受歡迎,消費者希望其續航裡程(能量密度)、充電方式和時間(功率密度)可與汽油動力汽車相媲美。固態電池的X射線成像(圖片來源:vanderbilt) 據外媒報導,
  • 固態電池怎麼忽然就火了?
    近期,由於蔚來汽車「2022年第四季度將使用的固態電池,可讓其電動汽車續航裡程超過1000千米」的新聞,「固態電池」成為汽車圈、能源圈共同關注的熱詞。為什麼忽然就火了?原因在於,固態電池是行業、車企和車主一直翹首以盼的那個「大殺器」,可以彌補液態電池在安全、重量和能量密度等方面的不足。清華大學材料學院副教授李亮亮指出,固態電解質不易燃、不帶腐蝕性,是解決電池安全性問題的有效方法。目前,國內電動汽車標稱的續航裡程為300~500千米,續航焦慮仍然普遍存在。如果出現上述續航裡程超過1000千米的電池,車主的「裡程焦慮」就有望得到緩解。
  • 電動汽車鋰離子電池燃燒風險與控制
    已查明著火原因主要是電池自燃、車輛碰撞、車輛浸水、車輛不合理使用問題,它們導致了鋰離子熱失控。事故車輛中磷酸鐵鋰電池佔比7%左右、三元鋰離電池佔比86%左右,剩餘車輛電池不明。與電動汽車的總體銷售數量對比來看,車輛燃燒和電解液洩漏的比例並不大,但是引起了廣大用戶的嚴重擔心,也影響了車輛銷售。
  • 豐田明年將推出搭載固態電池的原型車 固態電池概念股一覽
    據報導,豐田希望成為全球首家量產搭載固態電池汽車的廠商,將於明年推出原型車,在2021-2030這個十年的初期開始面向市場銷售。據稱,豐田目前正在開發的固態電池汽車,在同等條件下的續航裡程是傳統鋰離子電池的超過兩倍,即便對於最緊湊的車型來說,也不需要多布局電池而犧牲內部空間。
  • 固態電池:搶佔下一代動力電池技術制高點
    電動汽車製造商Mullen Technologies近日宣布了其獲得授權的固態聚合物電池技術的獨立測試結果,使用該授權電池能使電動車續航裡程最大達到了1030公裡,與現有鋰電池相比,這款電池將大大延長電動車的續航裡程。
  • 蔚來汽車拋出的固態電池概念,只是一個營銷噱頭
    動力電池通常分為化學電池、物理電池和生物電池三種,電動汽車通常使用的是化學電池,它是車輛驅動能量來源,是電動汽車心臟,從結構上可分為蓄電池和燃料電池,其中蓄電池泛指可重複充電電池,大致有鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池和鉛酸蓄電池等。鋰離子電池因為能量密度相較其他幾種更高,以及循環壽命更長,成為電動汽車乃至大多數電子產品的最好選擇。
  • 電動汽車電池種類有哪些?電動汽車電池種類介紹
    導讀:電動汽車電池種類有哪些?電動汽車電池種類介紹電動汽車和燃油汽車不一樣,燃油汽車在沒有油的時候加油就可以行駛,而電動汽車則需要經過一段時間的充電和續航才能行駛,所以,消費者在購買新能源汽車的時候對電動汽車的電池和續航能力都有非常高的要求,所以,很多汽車廠家在研發和生產新能源汽車的時候也是多在電池上下功夫,小編今天就來給大家介紹一下電動汽車電池的種類。
  • 來了,電池技術取得突破,將推動電動飛行和長續航電動汽車的發展
    在追求可充電電池,可以為電動汽車 (EVs) 提供數百英裡的一次充電,科學家們努力用鋰金屬陽極取代目前電動汽車電池中使用的石墨陽極。但是儘管鋰金屬使電動汽車的行駛裡程延長了 30-50%,由於鋰枝晶,它也縮短了電池的使用壽命,在許多充放電循環過程中,鋰陽極上形成的微小樹狀缺陷。更糟糕的是,如果電池中的電池與陰極接觸,樹突會使電池短路。
  • 固態電池有望成為未來電池主力
    鋰離子電池已經存在了將近30年,儘管它們在消費電子和汽車領域取得了巨大的成功,但是新技術正在等待解決其局限性也就不足為奇了。 已經有多家鋰離子製造商正在生產帶有鎳含量更高的陰極的電池, 以滿足對更高能量密度的需求,這意味著電動汽車(EV)的行駛裡程更長。
  • 固態電池商用要等到2025年,那蔚來的固態電池?
    蔚來1月9日在成都舉辦了今年的NIO Day,在本次NIO Day上,蔚來發布了自己旗下首款量產轎車蔚來ET7,並且將有150kWh的固態電池包可選,續航裡程超過1000km,一經發布,引起了行業內部的高度關注,畢竟對於電動車來說,續航和充電一直是大家最關心的問題,蔚來的換電技術可以暫且不談充電
  • 盤點國內外氫燃料電池自行車項目 它離我們有多遠?
    正如同液晶面板一開始並不是在核心的大尺寸顯示屏,而是在計算器、手錶等邊緣應用上成功實現產業化,燃料電池應用也不必局限於大功率的車用場景。據氫雲鏈了解,多家燃料電池企業已經通過小功率燃料電池的邊緣應用實現了自我造血。除了燃料電池汽車、軌道車之外,企業們不斷開發氫燃料電池在交通領域的想像力,以拓寬燃料電池的應用場景。
  • 動力電池之爭:鋰離子還是固態?
    【能源人都在看,點擊右上角加'關注'】北極星儲能網訊:隨著電動汽車的普及率逐級提升,歐洲國家的全面禁燃,車載動力電池的話題再度被擺在臺前。無論是從電池自燃的安全角度,還是從能量使用的效率角度來看,在汽車電池上做出革新是整個行業都翹首以待的。