【纯干货】新能源汽车电池的发展方向
新能源汽车电池的发展方向,应该是(当前的)液态锂电池 → (2023~2025)半固态电池 → (2025~)全固态电池
高性能电池的发展方向——固态电池
目前使用的液态锂电池,存在一定的短板:①重用的电解液,比如碳酸乙烯酯C3H4O3、碳酸丙烯酯C4H6O3、碳酸二乙酯CH3OCOOCH3,闪点都不算太高(碳酸乙烯酯闪点160℃),属于有机易燃物,在撞击等极端条件下,容易引发自燃、起火、甚至爆炸等事故,这也是为什么新能源车类似安全案例比较多的原因。②液态锂电池能量密度上限有天花板,约为350Wh/kg
基于液态锂电池的以上短板,业界普遍认可和研发的方向是——固态电池
固态电池使用用不可燃的固态电解质,可以①从根本上解决新能源汽车电池的安全风险,②同时由于固态电解质材料比能高、可以提升能量密度、减少电池重量,固态电池能量密度可以达到或超过500Wh/kg ,远高于液态电池上限350Wh/kg
固态电池以其高能量密度和高安全性的两个超级优势,成为新能源汽车下一代高性能电池的重要方向
固态电池虽好,但商业化落地仍需要克服较多技术障碍
固态电池商业化路径上存在一些技术障碍,比较显著的两个,一个是固态电解质离子电导率低,另一个是界面阻抗问题
固态电解质离子电导率低
电导率是电解质中离子传导能力的指标,通常来说,电解质电导率越高,其导电性就越好,离子在电池内部正负极之间传递会更顺畅,能够提高能量转换效率,进而提高电池的功率
以液态锂电池为锚定点看,液态电解质离子电导率为 西门子/厘米(S/cm )左右,固态电解质离子电导率仅仅只有 ~ 西门子/厘米(S/cm )
固态电解质离子电导率如此之低,以至于会降低固态电池的倍率性能和功率密度
界面阻抗问题
固态电解质和电极之间,由于都是固态,会存在界面相容问题,简单讲就是电解质和电极两个固体界面相接触,如何降低阻抗,做到锂离子丝滑传递的问题
这两个问题虽然都有解决方案的方向,但尚在商业化的探索道路上
半固态电池作为有效过渡方案,量产在即
既然全固态有以上两个问题,那厂家就很聪明的想到一个折中方案,把电解质做成固态和液态混合的形式,一方面增加电解质的电导率,另一方面解决界面阻抗问题,同时还可以提升能量密度
作为固态电池商业化落地之前的一个过渡方案,半固态电池还是有一定优势的,而且也符合时代需要:能量密度可到400Wh/kg,是对液态电池的一个突破,安全相对于纯液态电解质也有所改善
目前各个厂家都在布局半固态电池,包括宁德时代本次上海车展发布的凝聚态电池,其实也是一种半固态电池
2023年会陆续有半固态电池装车,半固态电池量产也算是短期的一种突破吧
浪得一身野气
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