中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：新華財(cái)經(jīng)北京10月12日電(記者盛勤)固態(tài)鋰電池被譽(yù)為鋰二次電池發(fā)展的下一個(gè)風(fēng)口，近年來(lái)備受關(guān)注。就固態(tài)鋰電池技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程等相關(guān)問(wèn)題，記者日前采訪了浙江鋒鋰新能源科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱浙江鋒鋰)總經(jīng)理許曉雄博士。
作為一名擁有近20年固態(tài)鋰電池研究經(jīng)歷的“老兵”，許曉雄認(rèn)為研發(fā)混合固液電解質(zhì)鋰電池是當(dāng)前全固態(tài)鋰電池技術(shù)尚未突破情況下的務(wù)實(shí)選擇，浙江鋒鋰采用混合固液電解質(zhì)的第一代固態(tài)鋰電池產(chǎn)品已能夠滿足整車企業(yè)的需求，有望2020年底實(shí)現(xiàn)裝車。
國(guó)內(nèi)固態(tài)鋰電池研究氛圍很好
近年來(lái)，電動(dòng)汽車起火事故頻發(fā)，動(dòng)力電池安全性問(wèn)題備受關(guān)注，而隨著電動(dòng)汽車長(zhǎng)續(xù)航能力對(duì)電池能量密度要求的提高，安全性問(wèn)題愈發(fā)凸顯。
在許曉雄看來(lái)，高安全、高能量密度已成為動(dòng)力電池未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。固態(tài)電池技術(shù)作為鋰金屬電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等未來(lái)電池技術(shù)和現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池技術(shù)之間的橋梁，通過(guò)用固體電解質(zhì)代替目前的液體電解質(zhì)，同時(shí)在負(fù)極引入含鋰材料或者金屬鋰，能夠?yàn)榻鉀Q高安全和高能量密度這一對(duì)矛盾提供可行的解決方案。
事實(shí)上，固態(tài)鋰電池技術(shù)研發(fā)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)引發(fā)了廣泛的關(guān)注和投入。日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)2018年宣布投資100億日元，聯(lián)合豐田、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(jī)構(gòu)共同研發(fā)全固態(tài)鋰電池技術(shù)。此外，美國(guó)、韓國(guó)、德國(guó)等國(guó)也在固態(tài)鋰電池研發(fā)方面持續(xù)投入。
我國(guó)固態(tài)鋰電池相關(guān)研究最早可追溯至上世紀(jì)70年代，中國(guó)工程院院士陳立泉開(kāi)始了固態(tài)離子學(xué)研究并成立固態(tài)離子學(xué)實(shí)驗(yàn)室。到今天，國(guó)內(nèi)眾多知名高校、科研院所、新能源汽車企業(yè)都在積極從事相關(guān)研究開(kāi)發(fā)，今年8月在浙江寧波舉行的“第五屆全國(guó)固態(tài)電池研討會(huì)”參會(huì)人數(shù)達(dá)到近千人，為歷屆之最，可見(jiàn)國(guó)內(nèi)固態(tài)電池相關(guān)研究的熱度。
除了基礎(chǔ)研究外，近幾年以浙江鋒鋰、北京衛(wèi)藍(lán)、蘇州清陶為代表的國(guó)內(nèi)多家初創(chuàng)企業(yè)開(kāi)始探索固態(tài)電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，目前都取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。許曉雄告訴記者，當(dāng)前國(guó)內(nèi)固態(tài)鋰電池的研究氛圍很好，與美國(guó)的初創(chuàng)企業(yè)相比，國(guó)內(nèi)這幾家企業(yè)更加務(wù)實(shí)，進(jìn)展也更快，相信按這個(gè)進(jìn)度發(fā)展下去的話，不超過(guò)三年，至少在研發(fā)的技術(shù)實(shí)力上有望全面超越他們。
混合固液是當(dāng)前的務(wù)實(shí)選擇
采用金屬鋰作為負(fù)極的全固態(tài)鋰電池被認(rèn)為能量密度能夠達(dá)到400Wh/kg以上，同時(shí)還能很好地兼顧高安全的要求。然而從目前的研究進(jìn)展看，全固態(tài)鋰電池還有諸多問(wèn)題亟待解決，可能短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，豐田公司此前制訂的目標(biāo)是2022年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化。
正是考慮到全固態(tài)鋰電池量產(chǎn)面臨的現(xiàn)實(shí)困難以及新能源汽車對(duì)高安全、高能量密度動(dòng)力電池的迫切需求，作為折中方案，國(guó)內(nèi)的幾家初創(chuàng)企業(yè)將混合固液電解質(zhì)鋰電池產(chǎn)品作為短期量產(chǎn)的目標(biāo)，通過(guò)采用高鎳正極材料，配合混合固液電解質(zhì)，使得能量密度達(dá)到250Wh/kg以上的同時(shí)很好地提高了電池安全性。
許曉雄介紹，浙江鋒鋰是國(guó)內(nèi)最早提出混合固液電解質(zhì)鋰電池概念的單位之一，目前這一概念正逐漸被更多的企業(yè)所接受，這也從側(cè)面證明了混合固液技術(shù)路徑是可行的。
從混合固液電解質(zhì)鋰電池現(xiàn)有產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)看，其能量密度已達(dá)到目前三元鋰離子電池的量產(chǎn)水平，在倍率性能、循環(huán)性能等方面也都有不錯(cuò)的表現(xiàn)，更重要的是能夠全面通過(guò)包括針刺、擠壓、過(guò)充電、過(guò)放電、短路、加熱等在內(nèi)的各項(xiàng)安全檢測(cè)。
許曉雄表示，產(chǎn)業(yè)界對(duì)電池所采用的電解質(zhì)究竟是全固態(tài)，還是固液混合，亦或是液態(tài)并沒(méi)有學(xué)術(shù)界那么關(guān)注，他們更關(guān)注的是電池的性能指標(biāo)能不能達(dá)到要求，成本可不可以接受；此外，近兩年整車企業(yè)對(duì)電池安全性的重視度越來(lái)越高。在許曉雄看來(lái)，目前的混合固液產(chǎn)品相比于三元鋰離子電池，能量密度有所提升，安全性可大幅提高，已經(jīng)能夠滿足整車企業(yè)的需求，是全固態(tài)鋰電池技術(shù)尚未突破的情況下的務(wù)實(shí)選擇。
浙江鋒鋰混合固液電解質(zhì)動(dòng)力鋰電池產(chǎn)品量產(chǎn)在即
作為國(guó)內(nèi)最早探索固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，浙江鋒鋰由江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司于2017年投資設(shè)立，當(dāng)前聚焦于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的固態(tài)鋰電池研發(fā)和工程化。通過(guò)自身建設(shè)以及贛鋒鋰業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈配套，目前浙江鋒鋰已建立起完整的基于固態(tài)鋰電池的閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。
固態(tài)電池產(chǎn)品布局方面，浙江鋒鋰堅(jiān)持“量產(chǎn)一代、研發(fā)一代、探索一代”的思路。許曉雄介紹，浙江鋒鋰第一代固態(tài)鋰電池采用混合固液電解質(zhì)，高鎳三元材料為正極，碳為負(fù)極，能量密度可達(dá)260Wh/kg。第一代產(chǎn)品目前已經(jīng)開(kāi)始小規(guī)模對(duì)外供貨，主要用于整車企業(yè)裝車示范及測(cè)試工作，并根據(jù)整車廠的應(yīng)用要求持續(xù)改進(jìn)，力爭(zhēng)2020年底實(shí)現(xiàn)裝車。
此外，浙江鋒鋰的第一代固態(tài)鋰電池3億瓦時(shí)中試生產(chǎn)線已基本建設(shè)完成，目前正處于試生產(chǎn)階段。許曉雄表示，第一代產(chǎn)品經(jīng)工程化驗(yàn)證完成后，量產(chǎn)的電池成本將有望接近現(xiàn)在的三元?jiǎng)恿︿囯姵亍?
除了第一代產(chǎn)品量產(chǎn)在即外，浙江鋒鋰還在積極儲(chǔ)備第二代和第三代產(chǎn)品。許曉雄介紹，第二代固態(tài)鋰電池仍然采用混合固液電解質(zhì)，但是液體電解質(zhì)的比例大幅下降，同時(shí)引入含鋰材料作為負(fù)極，能量密度最高能夠達(dá)到350Wh/kg。浙江鋒鋰的終極目標(biāo)仍然定位在開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全固態(tài)鋰電池技術(shù)，目前第三代全固態(tài)鋰電池試制品的能量密度能夠達(dá)到400Wh/kg，后續(xù)將持續(xù)改進(jìn)相關(guān)技術(shù)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
