2017动力电池技术进展与发展趋势.doc

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1、2017动力电池技术进展与发展趋势　　全固态锂电池的概念比锂离子电池出现的更早，锂离子电池只出现了25年左右，是日本人发明的，真正到车上用就10多年，很年轻但是进步很快。　　全固态锂电池，这几个词每一个字都不能少、不能变。“全固态”跟“固态”是不一样的，“锂电池”和“锂离子电池”不是一个概念。　　所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态、不含任何液态组份的锂电池，所以全称是“全固态电解质锂电池”。　　　　全固态锂电池又分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池，一次电池其实已经有用的。全固态锂二次电池又分

2、成全固态锂离子电池和锂金属电池，这两个概念又要区别，所谓全固态金属锂电池，是其负极用的是锂金属，现在的负极用的是碳或者硅碳或者钛酸锂。　　全固态锂电池的概念比锂离子电池出现的更早，锂离子电池只出现了25年左右，是日本人发明的，真正到车上用就10多年，很年轻但是进步很快。　　早期指的全固态锂电池，都是指金属锂为负极的全固态金属锂电池，一说全固态往往是以锂金属为负极的，这就是以前的概念。　　全固态锂电池有几个潜在的技术优势，一是安全性高，因为它没有有机溶剂作为电解质引发电解液燃烧问题。　　二是能量密度高，需要说明的是，固态电解质的密度和使

3、用量高于液态电解质，在正负极材料相同的时候，它的优势是不明显的，当然如果有了固态电解质之后就没有电解液泄漏问题，所以它可以一片片全部叠起来，不像我们非要搞一个软包包起来，这样体积比能量就会高。　　第三，正极材料选择的范围宽，因为负极是锂金属，正极不含锂都可以。还有，电解质的电压窗口会更宽，正极材料选择范围也就大，比能量也可以提高；第四，系统比能量高，由于电解质无流动性，可以方便地通过内串联组成高电压单体，利于电池系统成组效率和能量密度的提高。　　但是也存在一些问题。第一个问题是固态电解质材料的离子电导率偏低。现在有三种固态电解质，一种

4、是聚合物，一种是氧化物，一种是硫化物。聚合物电解质这种，其实这个电池已经有了，现在在法国有些车上用，它的问题就是要加热，电池要加热到60度，离子电导率才上来，电池才能正常工作。　　目前氧化物电解质一般比液态的还是要低很多。只有硫化物的固态电解质现在跟液态的差不多，比如丰田就是用的这种硫化物的固态电解质，所以固态电解质是有突破的，主要的突破是在硫化物的固态电解质。　　第二个问题就是固/固界面接触性和稳定性差。液体跟固体结合是很容易的，渗透进去。但是固体和固体接触性和稳定性就不是太好了，这是它很大的一个问题。硫化物电解质虽然锂离子导电率已

5、经提高了，但是仍然有界面接触性和稳定性问题。　　第三个问题是金属锂的可充性问题。在固态电解质中，锂表面同样存在粉化和枝晶生长问题。其循环性，甚至安全性等还需要研究。　　当然还有一个问题，就是制造成本偏高。　　基于上述问题，特别是固态界面接触性/稳定性和金属锂的可充性问题，真正意义上的全固态金属锂电池技术，现在仍然还是不成熟的，还存在技术不确定性。目前展现出的或者有突破的，有性能优势和产业化前景的，主要是固态锂离子电池。　　固态锂离子电池跟全固态锂电池有什么区别？固态电池不一定是全都是固态电解质，还有一点液态，是液态跟固态混合的，看混合

6、的比例是多大。　　真正的固态锂离子电池，其电解质是固态，但在电芯中有少量的液态电解质；所谓半固态，就是固态电解质、液态电解质各占一半，或者说电芯的一半是固态的、一半是液态的，所以还有准固态的，就是主要为固态、少量是液态。　　关于固态锂电池国内外动态。现在固态锂电池持续升温，美国、欧洲、日本、韩国、中国都在投入。各个国家心态不太一样。例如美国，以小公司、创业型公司为主。美国有两家公司还是不错的，都是初创公司，一个是S-akit3，续驶里程能到500公里，现在还处于初级阶段。　　还有一个Solid—State，还有一家公司被宝马等几家大公

7、司投资了。因此美国主要是小公司、创业公司干，立足于颠覆性技术。日本基本上是固态锂离子电池，最著名的丰田，将在2022年实现商品化。丰田做的不是全固态锂金属电池，而是固态锂离子电池。　　它的负极是石墨类，硫化物电解质，高电压正极，单体电池容量15安时，电压是十几伏的那种，2022年实现商品化是靠谱的。　　所以在日本，并没有颠覆，还是锂离子电池，正负极还可以用以前的。韩国也是石墨类负极，并不是金属锂负极，跟日本差不多。中、日、韩的情况是类似的，因为我们已经有了很大的锂离子电池的产业链，不希望推倒重来。