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欧阳明高:警惕固态电池带来颠覆性变革1

 

 

    1月21日,中国全固态电池产学研协同创新平台(CASIP)在北京举行揭牌仪式。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在中国全固态电池创新发展高峰论坛上详细分析了固态电池的技术进展情况、发展前景以及现有难点。

1、“过去十年来,动力电池能量密度提升3倍,成本下降80%以上,中国电池的产量也接近全球70%。但如今,电池行业也面临产能过剩、行业内卷,还面临着两大挑战。一是低成本电池技术门槛较低,很多企业涌入;二是锂电池没有完全满足电动车客户的需求,比如低温续航和保障安全性能前提下的超级快充等。”欧阳明高教授说。

2、相比传统锂离子电池,全固态电池具有更长的行驶里程、更快的充电速度、更高的安全性能等特点。目前,很多公司发布了全固态电池产业路线图,产业化时间集中在2027年~2030年。按照计划,韩国SK On正在开发高分子氧化物复合和硫化物两种固态电池,目标是到2026年生产出原型产品,2028年实现商业化。三星SDI正在开发一种没有负极的固态电池,预计将于2027年量产。与之相比,中国企业推出的主要为半固态电池。“固液混合的电化学原理与液态锂离子电池是相同的,不属于颠覆性技术,是提升安全性的技术之一。半固态电池正在试装车,但是良品率、电池成本、充电倍率、循环寿命这些问题还需要解决,而且充电倍率一般会有所下降。他反复强调,2030年左右,全固态电池产业化突破的可能性极大,国内产业需要敲响警钟,重视全固态电池的技术的发展,谨防全固态电池带来的颠覆性变革。他以电动车对燃油车的替代为例,“国内电动车现在对燃油车也就只替代了30%,全球就惊呼中国车要领先了。2016年左右,我国的新能源汽车市场占有率达到1%的时候,全球开始向电动汽车转向。”欧阳明高说。“不需要到50%,到1%就已经预警了。”

3、在欧阳明高看来,“对于汽车技术而言,1%是很重要的市场份额,所以全固态电池的市占份额不需要替代到50%,替代1%就已经具有突破性意义。”以下为现场演讲主要内容:

1)全球全固态电池的研发背景:刚才陈院士回顾了上世纪70年代开始的关于固态电解质的研究,国内外很多科学家在前期做了很多大量的基础工作。当年陈院士在德国进修,启发他转行的就是早期的固态电解质氮化锂,大概70年代1978-1980年左右形成研究热潮,这是比较早的。当时更早的还有初期的氧化物固态电解质。氮化锂这个物质因为稳定性比较差,所以后来放弃了。另外一个就是硫化物固态电解质,初期的硫化物性能上也不是很好,比如第二期的硫化物,真正爆发的是第三期硫化物。还有其他的比如卤化物固态电解质,也是很早就开始研究,今天在座的孙学良院士是卤化物固态电解质研究方向的领军专家之一。还有石榴石型氧化物,这是我们南策文院士团队的主要研究路线之一。

2)所以我们可以看出从上世纪60年代开始至今,固态电解质的离子电导率数量级从刚开始10-8到10-7到10-3,现在到10-2 S/cm。刚才讲的这些前期的固态电解质都是在10-4、10-5,基于这些固态电解质制成的电池一直无法满足实用要求;1992年液态锂离子电池发明后,迅速产业化并在2000年后逐步应用于电动汽车,引发了新能源汽车革命。

3)近十年来以硫化物固态电解质为代表的新型固态电解质发展迅猛,离子电导率赶上甚至超过液态电解质。第一次是2011年由东京工业大学的Kanno教授发明的,他继续创造奇迹,2016年将离子电导率提升至25mS/cm,2023年最高达到32mS/cm,当然该固态电解质中含有锗元素,成本比较高,所以目前也发展了成本较低的硫化物固态电解质,现在锂磷硫氯是我们用的比较多的固态电解质。

 

发布时间:2024/2/25 0:21:52 查看:143次

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