CES迎固态电池 并分析其优点和缺点以及未来展望.doc

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1、CES迎固态电池并分析其优点和缺点以及未来展望　　前些天在拉斯维加斯举办的2018CES（国际消费电子展）可是赚足了我们的眼球，当然不是因为突发其来的场馆停电..而是一大批有意思的新科技发布亮相。其中，有家车企不得不关注，它就是Fisker，在带来全新电动跑车Emotion的同时，还推出了柔性固态电池材料，这东西有什么厉害的，先来看看Fisker怎么说。　　　　　　不久前Fisker宣称，他们要做的固态电池已经申请了专利，其能量密度是传统锂电池的2.5倍，续航里程可以超过600公里，最高时速能够超过250公里/时，并且具备9分钟恢复160公里的续航能力。Fisker

2、Emotion所搭载的石墨烯固态电池用一系列的数字震撼着电动车市场，这回咱们就来聊聊固态电池，这货到底是不是未来的BUG级技术？　　　　　　想了解固态电池，就得先知道我们身边常用的液体电解质锂电池是怎么个工作原理。说起来很简单，业内把它称为“摇椅式电池”，摇椅的两端可以被看作是电池的正、负极，而中间的部分就是液态电解质。锂离子就像上学时参加体育考试的我们，在两端进行折返跑测试，正-负-正，就是一个完成的充放电过程。所以，固态电池与传统的锂电池最明显的区别，就是前者采用的电解质为固态结构。　　　　虽然对液态锂电池有了认知，但对于我们去探索固态电池还不够，还需要知道锂电

3、池的材料到底用的都是什么？　　通常来说，锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液等部分组成，无论是最初的镍氢电池、锰酸锂电池、后来的磷酸铁锂电池，还是如今已广为人知的三元锂电池（镍钴锰和镍钴铝），这些在化学课上曾见过的化学名词，说的其实都是电池的正极材料，对电芯能力密度影响最大的就是它。而对于负极材料来说，目前应用最多的是石墨。　　　　众所周知，磷酸铁锂电池在能量密度方面的提升空间已非常有限，不提升能量密度，就无法提升电动车的续航里程。于是，动力电池的生产企业已经开始由磷酸铁锂电池全面倒向三元锂电池的优化升级，比如调整内部材料的比例、采用新材料替代石墨负极材料、提升隔膜

4、性能等等。但是，从长远来看，这些方式都很难让三元锂电池的能量密度突破300Wh/kg，即便可以，短期内也只是停留在实验室阶段。　　那么，这个行业内普遍认同的研发瓶颈出现后，应该如何捅破天花板完成未来目标呢？（2020年350Wh/kg，2025年400Wh/kg，2030年500Wh/kg），下面就轮到固态电池登场了！　　　　从工作原理上看，固态电池与传统电解液锂电池并无明显区别，他的优势也很容易理解，就是锂离子电池发展的两大重要方向：1.能量密度更高、2.运行更安全。　　　　首先因为自身结构特点的原因，固态电池可以让更多带电离子聚集在一端，带来的好处是能够传导更大

5、的电流，电池容量便会随之提升。从材料方面理解就更为直观，使用固态电解质的锂电池终于可以摆脱石墨材料的束缚，转而去采用金属锂作为负极。这个看似简单的改变，实际上大幅减少了负极材料的使用量，从而让电池能力密度得到明显提升。一个锂电池就这么大，但是要被隔膜和电解液占据接近七成的质量，这意味着什么？意味着汽车这种每天在路上跑的交通工具，要扛着越来越重的电池包，续航里程的上升曲线到最后只有回归水平一个结果。但是，如果液态电解质被固态结构取代，正负极之间的距离将大幅缩减，甚至只有几到十几个微米，使得整个电池系统的能力密度大大提升。从现在的试验数据看，300-400Wh/kg能量

6、密度的全固态电池已经不在话下，有人预测未来达到900Wh/kg也不是没有可能。　　除了能量密度质的升级，固态电池还有更安全的特点。固态电解质本身是不可燃、无腐蚀、不挥发的，并且不存在液态电解质的漏液问题。此外，由于无需隔膜隔开正负极，所以不会因出现锂枝晶而刺破隔膜导致短路。所以，固态电池可以在更高温（可长期在60-120°C温度下）、更大电流、更高电压下工作，较液态电解质锂电池应用范围更加广泛。　　人无完人，任何事物也不可能是完美无缺的，这种有点像BUG的电解液结构难道就没有技术壁垒吗？答案一定是否定的！由于电解质是固态的，内阻较大，所以相对于液态电解质，常温下它的

7、电导率要低不少。当然，也不是所有固态锂电池都解决不了这个问题，但是要以牺牲能力密度为前提，这就形成了鱼和熊掌不可兼得的局面。最后还有一个更为重要的难题：成本，据业内人士介绍，全固态电解质的成本非常昂贵，所以大批量生产会很困难。　　　　之所以说是全球市场，就代表着固态电池技术已经成为了各大相关企业的重要研发方向，下面咱们先聊聊海外市场。　　约翰·古迪纳夫（JohnGoodenough），被誉为锂电池之父，作为锂电池的奠基人之一，他将研发目光转向固态电池，成为整个固态电池研发圈子的背书。他与德克萨斯大学奥斯汀科克雷尔工程学院高级研究员玛丽亚·海伦娜·布拉加（Mari