• 衛藍新能源向晉:混合固液電池有望在5年內實現規模量產

    時間:2020.10.28 點擊量:845

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    北京衛藍新能源科技有限公司副總經理向晉

    電池“達沃斯”-電池網10月28日訊(陳語 張倩 長沙寧鄉 圖文直播)“固態電池技術,特別是全固態電池技術還面臨著諸多技術挑戰,包括固固界面問題、高性能電池材料開發及工程化等”,北京衛藍新能源科技有限公司副總經理向晉預測,“混合固液電池有望在5年內實現規模量產,全固態電池預期在5-10年內實現商業化應用?!?/span>

    10月27-29日,一年一度的全球電池行業盛會——ABEC 2020 | 第8屆中國(長沙·寧鄉)電池新能源產業國際高峰論壇在長沙寧鄉隆重舉辦。本屆論壇由ABEC(電池“達沃斯”)組委會、中關村新型電池技術創新聯盟主辦,寧鄉高新區獨家協辦,500余位來自全球電池新能源產業鏈的“政、產、學、研、金、服、用”各界代表以及媒體等出席,在電池新能源全球化競爭的大背景下,探尋自主品牌向上路徑,共議產業健康生態鏈的構建之道。

    論壇同期,由湖南省工業和信息化廳、湖南省商務廳、長沙市人民政府主辦的2020湖南(長沙)電池產業博覽會盛大開啟,展覽面積2萬平方米,聚焦產業前沿產品、技術、服務,匯集了比亞迪、北汽新能源、奇瑞新能源、力神電池、欣旺達、電將軍、中科星城、華寶儲能、多氟多、石大勝華、金銀河、大族激光、奧特維、五星鋁業等近200家電池新能源產業鏈優質展商。

    28日上午,向晉在論壇上做了題為《關于固態電池產業化的幾點思考》的主題演講,分享了固態電池的機遇與挑戰、設計與制造、標準體系的搭建等,電池網摘選了其部分精彩觀點,以饗讀者:

    向晉介紹,目前,液態鋰離子電池存在SEI膜持續生長和反應、析鋰與死鋰、內短路、正極過渡金屬溶解、正極析氧、顆粒與電極體積變化較大、電解液高電壓、被氧化、電解液耗干、脹氣、高溫儲存和運行性能衰減、鋁箔腐蝕、銅箔氧化、熱失控、游離金屬含量要求在ppb級、化成工藝復雜、電極極片和隔膜張力控制要求高、極片對齊度要求高等問題。

    短期內,以上問題可以通過正極材料改性、負極材料改性、新正負極材料、陶瓷涂布隔膜、新型隔膜、阻燃電解液、SEI/CEI控制、預鋰化技術、防過充添加劑、粘接劑優化、極片結構優化、熱復合技術、電芯設計優化、減少材料污染、高精度制造等方式來改進電芯性能。

    從長期來看,固態電池有望解決以上液態鋰離子電池普遍存在的問題。全固態電池由于其可內串、不需要焊接集流體,具備較高的耐高溫性能,以及可以減少系統的串聯,在極片、電芯、成組各個階段,體積比能量都比液態電池有較大提升,總體提升可達60%以上?!耙簯B電池和能量密度里看,大家認為350wh/kg是公認的天花板。對于行業內相對成熟的半固態電池,它的能量密度,未來可以從現在的260wh/kg未來提高到400wh/kg甚至500wh/kg。當然了,安全性更好的全固態電池,已經達到600wh/kg,未來還有更大的潛力?!毕驎x說。

    向晉同時表示,固態電池產業化還面臨著諸多挑戰:有效解決界面問題、開發高性能固態電解質材料、開發高比能正負極材料等。而除了綜合性能有待改進之外,固態電解質材料對生產工藝、成本和質量控制也提出了更嚴苛的要求。

    據向晉介紹,固態電池量產的標志是電芯設計與工藝驗證完成;所有材料都已進入可量產階段;制造設備調試完成后可支持大規模量產;BMS和電池包設計定型;客戶已完成電池包A、B、C樣階段測試,進入SOP6成本核算完成并有競爭力;標準化生產制造體系建立;工廠設計定型;供應鏈初步形成;通過國標測試并形成新國標;相對于液態電解質鋰離子電池產品有競爭力。

    其中,影響固態電池量產的因素有:關鍵的基礎科學問題的理解不夠全面;材料和電芯構效關系沒有充分理解;某些性能存在短板;全固態電池開發尚處于小規模試制階段;新工藝新設備需要進一步開發;和現有最先進技術對標性能沒有優勢;成本相對較高;尚未形成規?;脑牧虾彤a業制造體系。

    論壇上,向晉還重點介紹了固態電池新工藝。他認為,聚合物固態電池、硫化物固態電池和氧化物固態電池的制造工藝路線不盡相同,干法混料、干電極技術和熱復合技術是未來的趨勢。其中,備受關注的干電極技術是不使用溶劑,直接將少量粘合劑、導電劑與正極/負極粉末粘合,通過擠出機形成薄的電極材料帶,再將電極材料帶層壓到金屬箔集流體上形成成品電極。而熱復合技術目前在傳統液態電池中已經開始應用,隨著590模組或更大模組的廣泛應用,為了降低大尺寸電池在后續疊片和極芯轉動過程中的錯位,提高電池在生產過程中的合格率,同時提升電池在PACK過程中的良品率,各電池廠家均在開發熱復合工藝。

    此外,關于固態電池標準體系的搭建,向晉表示,液態電池標準化起步較晚,固態電池不能走液態電池的老路,固態電池標準化意義重大,對行業發展、規?;圃?、梯次回收利用和換電等都有重大意義,固態電池與液態電池的設計及性能差異較大,因此相關標準體系需要深入研究制定。


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