各國固態(tài)鋰電池發(fā)展到哪兒了？

時間:2018-09-10 17:24來源:電車匯 作者:史晨星
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       相比于傳統(tǒng)的鋰離子電池，固態(tài)電池能實現(xiàn)安全與性能的雙提升。如液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池可能出現(xiàn)高溫下氧化分解、產(chǎn)生氣體、發(fā)生燃燒等安全問題，而很多無機固體電解質(zhì)材料不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，且有望克服鋰枝晶現(xiàn)象。雖然固體電解質(zhì)仍然存在一定的可燃燒風(fēng)險，但也比液態(tài)電解液電池安全性能高。
 
      對于固態(tài)電池未來發(fā)展路線，多家媒體預(yù)言，準(zhǔn)固態(tài)電池將以聚合物復(fù)合電解質(zhì)為主，薄膜固態(tài)電池以氧化物復(fù)合電解質(zhì)為主，全固態(tài)電池以硫化物復(fù)合電解質(zhì)為主。
 
一、專利：日本專利居首，中國 SCI 文章第一
 
      2017 年，關(guān)于固態(tài)鋰電池分別有 1198 篇文獻與 117 篇專利，其中 1096 篇文獻集中在金屬鋰負極、固態(tài)電解質(zhì)以及固態(tài)電解質(zhì)與正負極界面等基礎(chǔ)問題研究。
 
 
       在固體鋰電池方面中國發(fā)表的文章數(shù)量占據(jù)第一位，國際發(fā)明專利方面日本占據(jù)一半以上，其中豐田以 26 篇占據(jù)了第一位。
 
 
       豐田專利集中在對硫化物體系固態(tài)電解質(zhì)進行研究，以提高電池的能量密度、電導(dǎo)率、循環(huán)壽命、安全性能等性能。
 
二、固態(tài)電池：50 年歷史，50 多家研發(fā)團隊
 
       目前，全球范圍內(nèi)約有 50 多家制造企業(yè)、初創(chuàng)公司和高校科研院所致力于固態(tài)電池技術(shù)。
 
三、 國外三巨頭：法國 Bollore、美國 Sakit3、日本豐田
 
法國 Bollore
 
       聚合物固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，全球首個固態(tài)電池電動車商業(yè)化的公司
 
       早在2011年10月，Bolloré就開始利用自主開發(fā)的電動汽車“Bluecar”和電動巴士“Bluebus”在法國巴黎及其郊外提供汽車共享服務(wù)“Autolib”，幾年來已累計投入了3000 輛搭載 30 kWh的由 BatScap 制造的固態(tài)電池。
 
 
       正極材料采用 LFP 和 LixV2O8，負極材料采用金屬鋰，電解質(zhì)采用聚合物（PEO等）薄膜，但其能量密度僅為 100 Wh/kg，而且工作溫度要求 60~80℃，必須持續(xù)性將電動車電池加熱至 60°C 以上來維持電池內(nèi)部的導(dǎo)電能力。
 
英國戴森+美國Sakit 3
 
       美國 Sakti3 是全球氧化物固態(tài)電池龍頭
 
       2008 年，密歇根大學(xué)工程學(xué)教授瑪麗·塞思特里創(chuàng)辦了 Sakti3，塞思特里致力于電池技術(shù)的研究已有 20 年，并且擁有 70 余項專利。
 
       2015 年 10 月，被真空吸塵器創(chuàng)新者戴森以 9000 萬美金的價格全資收購，以解決應(yīng)用在其產(chǎn)品中的可充電鋰離子電池續(xù)航時間不夠長、安全性有限的問題。
 
       Sakti3 目前存在的最大問題是其采用薄膜沉淀工藝的制造技術(shù)，簡而言之就是將薄膜進行一層層的堆積。這就造成其成本居高不下，且在未來降低成本的可能性也不算太大。
日本 38 家機構(gòu)聯(lián)合研發(fā)全固態(tài)鋰電池，豐田是龍頭
 
        2018 年 4 月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省與日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）宣布啟動新一代高效電池“全固體電池”核心技術(shù)的開發(fā)。該項目預(yù)計總投資 100 億日元（約合 5.8 億元人民幣），豐田、本田、日產(chǎn)、松下等 23 家汽車、電池和材料企業(yè)，以及京都大學(xué)、日本理化學(xué)研究所等 15 家學(xué)術(shù)機構(gòu)將共同參與研究，計劃到 2022 年全面掌握全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)。
 
       豐田是現(xiàn)階段硫化物固態(tài)電池龍頭
 
       2010 年，豐田就推出了硫化物固態(tài)電池，2014 年有消息稱，豐田實驗原型固態(tài)電池能量密度已達 400 Wh/kg。
 
       2017 年 2 月，豐田固態(tài)電池專利數(shù)量已達 30 件，遠超其它企業(yè)。
 
       2017 年 10 月，豐田宣布投入200余人加速研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。同年 12 月，豐田聯(lián)合松下對外宣布，將聯(lián)合開發(fā)全固態(tài)電池。
四、國內(nèi)五小龍：CATL、江蘇清陶、珈偉股份、贛鋒鋰業(yè)、北京衛(wèi)藍
 
        CATL
 
       CATL 以硫化物電解質(zhì)為主要研發(fā)方向，采用正極包覆解決正極材料與固態(tài)電解質(zhì)的界面反應(yīng)問題，采用熱壓的方式增強了電解質(zhì)和電極材料之間的接觸，降低了界面電阻，通過對硫化物進行改性，增強了其熱穩(wěn)定性。
 
       目前容量為 325 mAh能量密度為 300 Wh/kg 的聚合物鋰金屬固態(tài)電池 300 周循環(huán)以上剩余 82%。
 
 
        清陶
 
        清陶發(fā)展由清華大學(xué)南策文院士團隊投資創(chuàng)辦，2002 年開始研發(fā)固態(tài)鋰電池；2006 年研發(fā)的 LLTO 固態(tài)電解質(zhì)材料展示出了優(yōu)異的性能；2010 年開發(fā)的石榴石結(jié)構(gòu) LLZO 固態(tài)電解質(zhì)材料工藝成熟。

2018 年 5 月展示了即將量產(chǎn)的清陶固態(tài)電池高安全性測試視頻
 
        珈偉股份
 
國珈星際是珈偉股份的子公司，技術(shù)路徑是以第二代聚合物鋰離子導(dǎo)體作為固態(tài)電解質(zhì)，以三元材料或磷酸鐵鋰等作為正極，以石墨作為負極。2018 年 7 月，36Ah 類固態(tài)軟包三元材料動力鋰離子蓄電池通過國家機動車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心強制性檢驗，能量密度達到了 230 WH/kg，循環(huán)次數(shù)達 4000 次，72v 系統(tǒng)可用在電摩上，價格大約 1.5 元/wh。
 

 
       贛鋒鋰業(yè)+中科院材料所
 
      2017 年 8 月 18 日，贛鋒鋰業(yè)引入許曉雄博士（科技部新能源全固態(tài)鋰離子儲能電池負責(zé)人）等一批中科院的技術(shù)團隊。
 
      2017 年 12 月 5 日，贛鋒鋰業(yè)（002460）發(fā)布公告，將設(shè)立全資子公司浙江鋒鋰，以自有資金不超過 2.5 億元投資建設(shè)一條年產(chǎn)億瓦時級的第一代固態(tài)鋰電池研發(fā)中試生產(chǎn)線，項目建設(shè)期 2 年。
 
      2018 年 6 月 30 日，第一代固態(tài)鋰電池技術(shù)指標(biāo)達到：單體容量 10Ah，能量密度不低于 240 Wh/kg，1000 次循環(huán)后容量保持率大于 90%，電池單體具備 5C 倍率的充放電能力，同時電池研制品通過第三方機構(gòu)安全檢測。
 
        北京衛(wèi)藍+中科院物理所
 
        2016 年 8 月，北京衛(wèi)藍新能源成立，依托中國科學(xué)院物理研究所，專注于下一代固態(tài)鋰電池研發(fā)與生產(chǎn)。
 
 
       目前，北京衛(wèi)藍已經(jīng)研發(fā)并掌握了固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域的多項關(guān)鍵性技術(shù)，包括金屬鋰表面處理、原位形成SEI膜技術(shù)、固態(tài)電解質(zhì)、鋰離子快導(dǎo)體制備技術(shù)以及高電壓電池集成技術(shù)、陶瓷膜優(yōu)化技術(shù)和集流體解決方案。
 
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 鋰電池;豐田
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