中日韩美全固态电池技术“军备竞赛”开始?广汽埃安宣布新突破-九游会真人第一品牌游戏合营

澎湃新闻记者 森宁
2023-11-23 19:48
来源:澎湃新闻

一周以来,随着中、日、美、韩等多家企业高调宣布全固态电池技术的新突破,全球范围内全固态电池技术再次引起广泛关注。

广汽埃安在广州车展上宣布将于2026年实现搭载全固态电池的汽车全面量产,并首发昊铂后,仅过了3天,11月21日晚间,广汽埃安宣布,公司实验室已经取得了全固态电池重要的技术突破。

他们宣布成功完成固态电池的界面改性技术试验验证。在试验测试中,相比常规固态电池,广汽埃安采用界面改性技术的固态电池在150周循环后容量的保持率大幅提高,超过90%,电池寿命衰减率降低了50%。

固态电池因其固固接触的界面特性,导致接触阻抗大、稳定性差的问题,使得电池容量衰减迅速,寿命缩短。广汽埃安实验室通过对固态电解质成分的特殊设计,成功诱导形成界面缓冲层,有效降低了界面阻抗,同时提升了界面的稳定性。

广汽埃安表示,广汽埃安实验室还在加速开发新型固态电解质、固固界面改性等相关技术,以进一步优化固态电池的综合性能。除了在汽车产业的应用外,固态电池的性能和重量的跨越性提升也将为无人机产业、机器人产业、机械外骨骼、医疗科技等对电池有高度轻量化要求的领域带来重大突破。

而这边广汽埃安的语音刚落,日本丰田就发布了下一代电池技术路线。

根据丰田的电池技术路线,公司首先将从2026年开始引入高性能锂离子电池,将使得车辆行驶里程提高到800公里以上。成本比当前车型降低20%。快速充电时间为soc10-80%的20分钟或更短。

而丰田研发的采用固态电解质的全固态电池具备更快的充电速度和更小体积。soc 10-80%的快速充电时间为10分钟或更短,丰田已在开发更高规格的全固态电池,目标是与高性能锂离子电池相比,续航里程提高50%。

丰田的电池技术路线图

此外,ceo佐藤社长计划,在2027财年开始运营一座大型固体电解质试点工厂,年产能将达到数百吨,并逐步推向市场。2030年之后,公司的全固态电池将达到大规模生产阶段,以提供给数万辆汽车。

丰田的固态电解质工厂规划图

在今年7月,丰田表示,公司的全固态电池将在2027年实现装车,希望通过10分钟以内的充电,实现现有纯电动汽车1200公里以上的续航里程。

韩国的三星sdi和sk on集团也加入了这场全球竞赛。三星sdi副总裁michael son近日在电话会议上指出:“全固态电池在材料和工艺方法上与传统电池不同,这为电池制造商带来了许多挑战。”

他透露,公司计划在2027年前开始大规模生产全固态电池,并已经与多家汽车制造商就生产问题进行了讨论。sk集团的sk on也在进行突破性的全固态电池研究,该公司正开发两种类型的全固态电池,其高能量密度和更快的充电时间将极大地提高电动汽车的续航能力。

结合此前美国初创企业solid power宣布已经向宝马汽车交付全固态电池a样品、quantum scape 更新了其固态电池测试数据、factorial energy宣布其在波士顿郊区的采用聚合物电解质的固态电池制造工厂正式运营,中、日、韩、美四国的全固态电池之争俨然硝烟四起。

全固态电池,日本企业遥遥领先?

凭借其超过400wh/kg的高能量密度、不含液态电解质从而耐高温的安全性以及宽温域工作窗口等特点,全固态电池被其支持者视为下一代动力电池的选择。

值得注意的是,就在两天前,《日经中文网》在一篇文章中表示,“日本在全固态电池方面领先,根据astamuse公司的数据,相关专利申请量(2011~2022年)世界第1,是中国的近2倍。除了丰田汽车,日产也计划在2024年之前建立试制生产线,到2030年在日本国内销售搭载全固态电池的纯电动汽车。

在核心的固态电解质方面,日企也展开量产竞争。其中,日本大型石油批发商出光兴产早在20—30年前就开始研究,硫化物类固态电解质专利申请数居世界第2位,公司10月与丰田就全固态电池的量产开展合作。

7月,出光兴产生产验证用固态电解质的第2工厂投入运行。到2027年,公司还将在千叶县新建主要向丰田供货的产能。出光兴产拥有从炼油厂的副产物中获得电解质原料的诀窍,从原料到合成全面涉足电解质业务,能够降低成本。

而另外一家汽车玻璃材料生产商agc正在将其玻璃方面的技术应用在固态电解质生产中。在公司的横滨技术中心,研究者正在研究在1000度以下的炉中熔解硫化锂和五硫化二磷等最多10种原料混合。液体冷却后,就会产生用于全固态电池的黄色硫化物类的固态电解质。

新技术能把固态电解质的生产时间缩短至原来的1/10,最早将于2027年实现商业化。

据agc公司方面表示,agc关于固态硫化物的研发还不到4年,但是9月以后“反响很大,世界各国的企业都来咨询”。 

与此同时,三井金属也是先行者。该公司拥有控制微观水平的粉体粒子、生产固态电解质的技术。   

日本科学技术振兴机构估算显示,全固态电池的生产成本达到采用液态电解质的锂电池的4—25倍,电解质在材料成本中占到76%。如何降低电解质的量产成本,成为使用全固态电池的纯电动汽车普及的关键。

硫化物固态电解质

国内专家:被“绝对安全”的思路绑架,警惕“军备竞赛”

针对全球范围内关于“下一代电池技术路线”的“激烈”争夺,日本媒体对于本国企业技术的高调吹捧,国内不乏不同的声音。

日前中国科学院电工研究所储能技术研究组组长陈永翀对澎湃新闻记者表示,这种情况,有些类似上世纪美国和苏联之间的“军备竞赛”。

“固态电池被‘绝对安全’的思路绑架了,更何况为了提升能量密度,又想引入不安全的金属锂作为负极,因此陷入了技术发展思路的悖论。”陈永翀说。

“按照目前的产业应用情况,液态电解质应用于新能源汽车的安全性问题实际已经基本解决了(70分)左右,当然我们希望安全水平能够提升到85分至95分之间的水平,但这可以通过其他技术进步方式解决,而不一定要通过固态电解质解决。”陈永翀说。

而此前7月,韩国知名咨询机构sne research也给全固态电池技术泼了一盆冷水。其表示,到2030年,液态锂离子电池在动力电池的市场仍将占据绝对优势,即使全固态电池成功批量生产,由于成本问题很难解决,市场渗透率也会非常低,达到4%左右。

最主要的原因在于,在技术层面,全固态电池具有界面电阻较高、离子电导率较低等问题,要解决这些问题并达到量产,需要解决的课题非常多。另外,由于电池主要材料是高价金属,因此很难确保电池的成本竞争力,因此量产的可能性很低。

具体来看,目前锂离子电池的电解液价格在全球的平均水平为9美元/kg,而全固态电池中最有前途的硫化物固体电解质的主要原料li2s为1500—2000美元/kg,是锂离子电池电解液的200倍以上。

而在全球动力电池龙头宁德时代方面,公司首席科学家吴凯也认为,如果是解决现有锂离子电池的安全问题,“沿用现有液态锂电池的材料体系,负极用石墨和硅,未来也能够解决电池安全问题,那么把液态电解液换成固态电解液,如果能够降成本,那就值得。”

但吴凯也承认,到能量密度的层面,基于现有的石墨或硅的负极材料体系,无论电解质是什么形态,电池的能量密度不会有本质提高。因此能量密度探索的重点方向是金属锂负极,而相对于液态电解质,固态电解质更适合与金属锂结合。

据介绍,宁德时代已经基于界面力学增强技术和双向导通网络技术构建了长寿命全固态锂金属电池。其中,通过界面力学增强技术抑制了锂金属枝晶,使得锂金属临界电流密度领先业内;双向导通网络技术提升了固固界面稳定性,全固态电池3c倍率循环能够达到6000次。

不过,当近日澎湃新闻记者向吴凯询问宁德时代的全固态电池何时装车时,其始终没有给予答复。而宁德时代公司官方也一直未公布其全固态电池的路线图。

此外耐人寻味的是,当宁德时代今年上半年发布最高能量密度达到500wh/kg凝聚态电池并宣布年内量产时,也并未表示“凝聚态”仅仅是“全固态”的过渡技术。

有多位业内人士向澎湃新闻记者表示,对于“全固态电池”技术,基于技术可行性和市场竞争力的考虑,宁王实际并不看好。

最后,陈永翀认为,固态电池是重要的研发方向,但不是动力电池的唯一终极方案。“任何关于终极方案的想法,都是理想主义,而理想主义产生的根源,来自我们智力见识的局限和安全感的或缺。”陈永翀说。

责任编辑:康逸梅
校对:栾梦
网站地图