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2018年全球固态电池发展现状及投资机遇

2018-03-23 18:13      责任编辑:冯瀚东    来源:www.newsijie.com    点击:
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2018年全球固态电池发展现状及投资机遇
 
       大力发展新能源汽车已成为各国实现节能减排、应对气候变化的共识,很多国家更是将发展新能源汽车上升到国家战略高度。目前电动汽车的规模化应用仍受制于续驶里程、安全性、成本等多项制约,例如针对车辆的续驶里程,若单纯增加电池数量,会造成整车增重,进而造成百公里电耗的明显增加,随之而来的是全生命周期的碳排放提高,整车售价也会水涨船高,因此根本解决策略仍需大幅提升电池的各方面性能。
 
        我国以纯电驱动作为技术路线,车辆所用电池的电量需求更高,对电池的能量密度和安全性提出了更为严苛的要求,因此迫切需要发展高比能、高安全性的动力电池,同时兼顾功率特性、循环寿命和成本等其他性能。
 
        每一次电池性能的显著提升,本质上都是电池材料体系的重大变革。从第一代的镍氢电池和锰酸锂电池,第二代的磷酸铁锂电池,到目前广为采用且预计持续到 2020 年左右的第三代三元电池,其能量密度和成本分别呈现出阶梯式上升和下降的明显趋势。因此,下一代车用电池选用何种电池体系,对于实现 2020 ~ 2025 年的电池目标至关重要。
 
        根据新思界产业研究中心公布的《2018-2022年全球固态电池发展现状及投资机遇》显示,在目前各种新型电池体系中,固态电池采用全新固态电解质取代当前有机电解液和隔膜,具有高安全性、高体积能量密度,同时与不同新型高比能电极体系(如锂硫体系、金属-空气体系等)具有广泛适配性则可进一步提升其质量能量密度,有望成为下一代动力电池的终极解决方案,引起日本、美国、德国等众多研究机构、初创公司和部分车企的广泛关注。
 
        对于能量密度,中、美、日三国政府希望在 2020 年开发出 400~500 Wh/kg 的原型器件,2025~2030 年实现量产。要实现这一目标,目前公认的最有可能的即为金属锂负极的使用,金属锂在传统液态锂离子电池中存在枝晶、粉化、SEI(固态电解质界面膜)不稳定、表面副反应多等诸多技术挑战,而固态电解质与金属锂的兼容性使得使用锂作负极成为可能,从而显著实现能量密度的提升。
 
        目前,全球范围内约有 20 多家制造企业、初创公司和高校科研院所致力于固态电池技术。高等院校大多数专注于材料层面的研究,国外以美国阿贡国家实验室为代表,在国内,中科院 2013 年设立固态先导计划,希望 5 年内实现固态电池产业化;一些研究机构、Start-up 和新能源公司在材料研发与制备方面具备独特技术,电池样品则以手工/半手工为主,仅少部分实现示范车用。大型企业方面,日本以丰田、日立造船和出光兴产等为代表,在固态电池的车用领域处于世界领先位置。
 
        新思界产业研究员认为,固态电池产业化的实现从根本上还是取决于材料工艺层面的突破,包括关键材料、极片、正负极与电解质匹配的材料工艺,目前,在界面电阻降低,金属锂高容量、高倍率和低体积变化的解决方案,以及兼具离子电导和机械特性的固态电解质膜的成熟制备技术等方面尚缺乏有效的解决方案。高能量密度全固态电池的产业化应用,有望通过半固态电池、固态电池和全固态电池 3 个阶段逐步实现,预计耗时 5~10 年时间。
 
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