官宣,中国领先了!中科大开发新的固态电池电解质,量产成本更低

不太圆润的郑方形 2024-08-08 21:09:59

作为新能源汽车产业的风口,固态电池的量产竞争尤为激烈,中日韩三方一直在全力角逐,最近中国突破了一项新的技术,在固态电池领域处于世界领先水平。

中科大开发出硫化物固态电解质,这可不是自媒体夸大的引流噱头,而是多个官媒公布的权威消息,也在国际权威学术期刊成功发表,那么该技术对固态电池有何意义呢?

什么是固态电池?

固态电池,顾名思义,是一种采用固态电解质替代传统液态电解质的电池。这种电池在结构上实现了正极、负极和电解质均为固态的设计,彻底颠覆了传统液态电池的工作模式,对比液态电池具有多个优势。

第一是安全性更高,液态电池中的液态电解质易燃易挥发,且存在锂枝晶现象,这增加了电池自燃和爆炸的风险。而固态电池由于采用固态电解质,从根本上消除了这些安全隐患,使得电池在极端条件下也能保持稳定运行。

第二是能量密度更高,液态电池的能量密度不到300Gh/kg,而固态电池能达到500Gh/kg及以上,这意味着在相同体积或重量下,固态电池能够储存更多的电能,为新能源汽车提供更长的续航里程。

同时由于内部结构的优化,固态电池的充电速度大幅提升。10分钟就可以补充上千公里的续航,极大地缩短用户的充电等待时间,从而提升新能源汽车的使用便利性。

第三是固态电池的循环寿命更长,由于减少了液态电解质与电极材料之间的副反应,降低了电池内部的损耗,从而延长了电池的循环寿命。这意味着新能源汽车在长期使用过程中,可以减少更换电池的次数和成本,提高整体经济性。

固态电池还有更强的低温稳定性,因为液态电解质在低温环境失活,因此充放电性能大幅度下降,很多新能源汽车在北方扛不过冬天,不是充不进电就是续航打折或者趴窝。而固态电池从根本上解决了这些弊端。

固态电池量产难

其实固态电池也不是什么新鲜事物,早在上个世纪70年代,世界各国就提出固态电池的概念,然后到了90年代,美国橡树岭国家实验室造出第一块固态锂电池。

不过早期的固态电池存在很多局限性,电池的核心组成部分是电解质,它的导电能力决定了电池性能,当时的固态电解质导电能力很弱,甚至比液态电解质差10倍以上,极大限制了电池的能量密度和充放电速度,因此固态电池没能走出实验室,液态锂电池反而成为市场主流。

直到新能源汽车在中国市场崛起之后,液态电池的弊端越来越明显,固态电池再一次进入大众视野,通过一些厂商不断的研发投入,总算找到了更合适的固态电解质,一般是氧化物、聚合物、硫化物和氯化物。

不过新的问题又产生了,固态电池根本没法量产普及。首先是生产工艺更加复杂,比如液态电解质可以自由地渗透到电池的各个角落,与电极紧密接触。而固态电池的电解质和电极都是固态的,它们之间的接触成为关键的技术难点。

生产时表面看起来贴合得严丝合缝,但在微观尺度上仍可能存在孔洞和间隙,这些都会阻碍锂离子的自由穿行,从而降低电池的工作效率。

固态电池还面临着界面阻抗的挑战,离子在固态电解质和电极之间的移动存在固有的阻力,这种阻力被称为界面阻抗。界面阻抗的存在会严重影响电池内部离子的流动效率,从而降低电池的性能。

另外还有电解质成本的原因,比如硫化物固态电池需要锗,氧化物固态电池需要锆和镧,这几种都是价格昂贵的稀有金属,远高于磷酸铁锂电池和三元锂电池。

再加上生产工艺难度和良品率等问题,一块成品固态电池几乎是天价,一辆电车光电池就得要几十万,性能再好也没有普及的必要了。

中国率先突破,固态电池量产在即

目前新能源汽车的市占率越来越高,固态电池成了各大厂商的兵家必争之地,目前主要有中日韩三家在角逐,日本丰田宣布其全固体电池研发成功,计划在2027年实现量产;韩国三星也紧随其后,发布了全固态电池的量产规划。

不过丰田的消息不太靠谱,因为已经“鸽了”很多次,早在2017年就宣布在东京奥运会展示,结果因技术瓶颈始终无法突破,又宣布延迟到2025年直接量产,然后到2021年改口到2027年量产。说不定下一次改口到2030年上市,就跟贾跃亭的“我下周回国”一样。

韩国的具体进度目前还不得而知,要说最靠谱的还得是中国的进度条。目前已有多家厂商宣布了量产计划,上汽集团和广汽集团分别启动固态电池的投产计划,预计将在未来几年内实现大规模生产,而半固态电池已经量产装车。

而中科大这次做出的突破,是新型全固态电池的硫化物电解质,能简化生产工艺和降低生产成本,还能提高使用寿命和能量密度,所以固态电池是真的快要来了,全球市场的汽车格局都将被改写。

13 阅读:1816
评论列表
  • 2024-08-10 13:35

    中科大好样的[点赞]尽快量产装车吧,但愿价格不会太贵、质量不会太差。

  • 2024-08-12 08:15

    好好干,有奖励

  • 2024-08-10 21:51

    子弹都没上膛,还说打得准

  • 2024-08-10 17:30

    什么时候量产!!看看效果

  • 2024-08-11 09:58

    领先不领先只要我们一说没有什么不能领先的[笑着哭]