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全固态电池,“鸿沟”难跨

来源:锂电网
时间:2023-06-20 12:00:23
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全固态电池,“鸿沟”难跨导语Introduction“目前可以这么说,界面问题是全固态电池最难逾越的一个鸿沟。”作者丨王小西责编丨罗超编辑丨靳鹏辉丰田汽车沉

导语

Introduction

“目前可以这么说,界面问题是全固态电池最难逾越的一个鸿沟。”

作者丨王小西

责编丨罗超

编辑丨靳鹏辉

丰田汽车沉寂已久的固态电池又有动静和希望了。

6月14日,丰田章男当选,连任董事长。而此前一天的技术说明会上,丰田汽车宣布了固态电池的量产消息。丰田汽车CTO中岛裕树表示,已经找到了很好的材料,能够在2027年至2028年实现该技术的商业化,向市场投放配备全固态电池的纯电动汽车

问题是,丰田一再推迟全固态电池的量产时间,这次虽然再次重申量产时间,但并没有公布什么有价值的技术细节。所以,你相信丰田能顺利量产全固态电池吗?

为什么要做固态电池?

实际上,固态电池确实很难实现量产,我也一直断言会止步于半固态电池。因为,有一道“鸿沟”。

就连电池霸主“宁王”都头大。6月9日的2023世界动力电池大会上,宁德时代首席科学家吴凯就匆匆讲了两句全固态电池,然后说台下坐着两位院士,不班门弄斧了。

此前,宁德时代董事长曾毓群也说过,“固态电池有很多科学及技术的基础问题尚未解决,我们公司深耕10多年,仍然认为难以形成有技术可行性和市场竞争力的产品。”

5月12日,在首尔举行的“新一代电池研讨会(NGBS2023)”上,LG能源的解决方案TI战略组组长张赫镇(音译)表示:“全固态电池等新一代电池在2030年也很难实现商用化,预计到2030年将以锂离子电池为中心形成市场。”

既然那么难,为什么大家还一窝蜂地非要去搞固态电池呢?

上次我在国轩高科的第十二届科技大会期间的专访中,专门问过国轩高科国际业务板块执行总裁程骞博士,他一句话说到了根子上,“很简单,这是因为实验室里面‘走通’了。”

众所周知,任何电池产品要能够实现商业化量产,最重要的前提就是实验室里能够“走通”(就是通过实验实现结果)。但是,从目前研发的艰难程度来看,实验室能走通,也不代表最终就能量产。

这里面很重要的一点是,实验室可能也就实现循环几百、上千小时,然后就可以出很漂亮的论文。但是要量产,电池装车后是要连续跑5~10年的,是不能出任何质量问题的。所以,这不是一个数量级的问题。

目前,丰田在全固态电池领域一直坚持硫化物路线,现有专利超过1000件。不过,此前丰田在固态电池领域的研究并不顺利,量产时间一直往后推迟。

而且,2021年左右丰田将全固态电池装在混合动力车型上路测,发现电池寿命非常短,遑论量产应用在纯电动车型上。从那时候开始,丰田就重点研究全固态电池的使用寿命问题。

循环问题,也就是电池寿命问题。就像前面所说,电极与电解质之间的界面接触,由原来的固-液接触变为固-固接触,在循环过程中,由于枝晶的问题,容易造成应力堆积,电化学性能衰减,甚至导致裂缝的出现,容量快速衰减,循环寿命差。

所以,这就是为什么我说固态电池将“止步于半固态电池”。就像中国科学院上海硅酸盐研究所能源材料主任温兆银所说,“可以这么说,界面问题是全固态电池最难逾越的一个鸿沟。”

不仅如此,丰田负责技术的董事前田昌彦曾表态称,在电动车的推广中,安全、寿命、品质、成本和高能量密度必须实现平衡。也就是说,不能有任何短板。从目前的表态看,这次丰田汽车只是说自己找到了很好的材料,但又没有说明是什么材料。解决了什么问题,也没说太清楚。

而下一阶段的难题也随之而来,即如何量产低成本、高性能的全固态电池。当然,目前业内谁也说不清楚。程骞也说过,“全固态是一个终极目标。我认为(量产)至少2027年以后,还需要一定的时间。”

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