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固态电池全面分析:2020准固态,2025全固态

钜大LARGE  |  点击量:1780次  |  2018年09月19日  

1.基于安全和能量密度上的优势,固态电池已成为未来锂电池发展的必经之路。


2.分类:液态/凝胶态只含有液体电解质,半固态(Halfsolid)液体电解质质量百分比<10%,准固态/类固态(Nearlysolid)液体电解质质量百分比<5%,全固态(AllSolid)不含有任何液体电解质。


3.电解质:准固态电池将以聚合物复合电解质为主,薄膜固态电池以氧化物复合电解质为主,全固态电池以硫化物复合电解质为主。


4.产业化:2020年前采用高镍正极+准固态电解质+硅碳负极实现300Wh/Kg,2025年前采用富锂正极+全固态电解质+硅碳/锂金属负极电池实现400Wh/Kg,2030年前燃料/锂硫/空气电池实现500Wh/Kg


电池发展必经之路


1.九大优势:安全性能双提升


固态电池,是一种使用固体正负极和固体电解质,不含有任何液体,所有材料都由固态材料组成的电池。


液态电解质锂离子电池有7大短板


固态电池相比于传统的锂离子电池,实现了安全与性能双提升


1)目前安全性最高


2)能量密度高


一是电压平台提升,负极金属锂,正极高电势材料,电化学窗口5V以上


二是减轻电池重量,电极间距可以缩短到微米级,内部串联后简化电池外壳及冷却系统模块,提高系统能量密度


三是材料体系范围大幅提升,对于锂-硫电池,可阻止多硫化物的迁移,对于锂-空气电池,可以防止氧气迁移至负极侧消耗金属锂负极。


值得特殊说明的是,如果不改变现有正负极体系,单纯把液体电解质更换为固体电解质,是无法从根本上提升能量密度的。


3)循环寿命长


4)工作温度范围宽


5)薄膜柔性化


6)回收方便


7)可快速充电


液态锂电池于过度快充时会产生「枝晶」,引发电池短路而起火爆炸的危险,理论上固态锂电池则可避免此危险发生,当然目前还只是理论。


8)多功能封装


9)生产效率提高


2.电池发展必经之路


按照《中国制造2025》确定的技术目标,2020年锂电池能量密度到300Wh/kg,2025年能量密度达到400Wh/kg,2030年能量密度达到500Wh/kg。


基于高镍三元+硅碳负极材料,现有体系的锂电池的能量密度很难突破300Wh/kg。


鉴于安全和能量密度上的优势,固态电池已成为未来锂电池发展的必经之路。


我们认为,2020年前高镍正极+准固态电解质+硅碳负极实现300Wh/Kg,2025年前富锂正极+全固态电解质+硅碳/锂金属负极电池实现400Wh/Kg,2030年前燃料/锂硫/空气电池实现500Wh/Kg,核聚变电池是人类社会终极能源方式,详情请参考上篇文章《汽车动力电池技术路线图——固态风口,核能终结!》

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