北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司副總經(jīng)理向晉
“固態(tài)電池技術(shù)，特別是全固態(tài)電池技術(shù)還面臨著諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，包括固固界面問題、高性能電池材料開發(fā)及工程化等”，北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司副總經(jīng)理向晉預(yù)測(cè)，“混合固液電池有望在5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，全固態(tài)電池預(yù)期在5-10內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。”
10月27-29日，一年一度的全球電池行業(yè)盛會(huì)——ABEC 2020 | 第8屆中國（長沙·寧鄉(xiāng)）電池新能源產(chǎn)業(yè)國際高峰論壇在長沙寧鄉(xiāng)隆重舉辦。本屆論壇由ABEC（電池“達(dá)沃斯”）組委會(huì)、中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟主辦，寧鄉(xiāng)高新區(qū)獨(dú)家協(xié)辦，500余位來自全球電池新能源產(chǎn)業(yè)鏈的“政、產(chǎn)、學(xué)、研、金、服、用”各界代表以及媒體等出席，在電池新能源全球化競(jìng)爭(zhēng)的大背景下，探尋自主品牌向上路徑，共議產(chǎn)業(yè)健康生態(tài)鏈的構(gòu)建之道。
論壇同期，由湖南省工業(yè)和信息化廳、湖南省商務(wù)廳、長沙市人民政府主辦的2020湖南（長沙）電池產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)盛大開啟，展覽面積2萬平方米，聚焦產(chǎn)業(yè)前沿產(chǎn)品、技術(shù)、服務(wù)，匯集了比亞迪、北汽新能源、奇瑞新能源、力神電池、欣旺達(dá)、電將軍、中科星城、華寶儲(chǔ)能、多氟多、石大勝華、金銀河、大族激光、奧特維、五星鋁業(yè)等近200家電池新能源產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)質(zhì)展商。
28日上午，向晉在論壇上做了題為《關(guān)于固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的幾點(diǎn)思考》的主題演講，分享了固態(tài)電池（2022全國電池正/負(fù)極材料產(chǎn)學(xué)研合作高峰論壇）的機(jī)遇與挑戰(zhàn)、設(shè)計(jì)與制造、標(biāo)準(zhǔn)體系的搭建等，小編摘選了其部分精彩觀點(diǎn)，以饗讀者：
向晉介紹，目前，液態(tài)鋰離子電池存在SEI膜持續(xù)生長和反應(yīng)、析鋰與死鋰、內(nèi)短路、正極過渡金屬溶解、正極析氧、顆粒與電極體積變化較大、電解液高電壓、被氧化、電解液耗干、脹氣、高溫儲(chǔ)存和運(yùn)行性能衰減、鋁箔腐蝕、銅箔氧化、熱失控、游離金屬含量要求在ppb級(jí)、化成工藝復(fù)雜、電極極片和隔膜張力控制要求高、極片對(duì)齊度要求高等問題。
短期內(nèi)，以上問題可以通過正極材料改性、負(fù)極材料改性、新正負(fù)極材料、陶瓷涂布隔膜、新型隔膜、阻燃電解液、SEI/CEI控制、預(yù)鋰化技術(shù)、防過充添加劑、粘接劑優(yōu)化、極片結(jié)構(gòu)優(yōu)化、熱復(fù)合技術(shù)、電芯設(shè)計(jì)優(yōu)化、減少材料污染、高精度制造等方式來改進(jìn)電芯性能。
從長期來看，固態(tài)電池有望解決以上液態(tài)鋰離子電池普遍存在的問題。全固態(tài)電池由于其可內(nèi)串、不需要焊接集流體，具備較高的耐高溫性能，以及可以減少系統(tǒng)的串聯(lián)，在極片、電芯、成組各個(gè)階段，體積比能量都比液態(tài)電池有較大提升，總體提升可達(dá)60%以上?！耙簯B(tài)電池和能量密度里看，大家認(rèn)為350wh/kg是公認(rèn)的天花板。對(duì)于行業(yè)內(nèi)相對(duì)成熟的半固態(tài)電池，它的能量密度，未來可以從現(xiàn)在的260wh/kg未來提高到400wh/kg甚至500wh/kg。當(dāng)然了，安全性更好的全固態(tài)電池，已經(jīng)達(dá)到600wh/kg，未來還有更大的潛力?！毕驎x說。
向晉同時(shí)表示，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化還面臨著諸多挑戰(zhàn)：有效解決界面問題、開發(fā)高性能固態(tài)電解質(zhì)材料、開發(fā)高比能正負(fù)極材料等。而除了綜合性能有待改進(jìn)之外，固態(tài)電解質(zhì)材料對(duì)生產(chǎn)工藝、成本和質(zhì)量控制也提出了更嚴(yán)苛的要求。
據(jù)向晉介紹，固態(tài)電池量產(chǎn)的標(biāo)志是電芯設(shè)計(jì)與工藝驗(yàn)證完成；所有材料都已進(jìn)入可量產(chǎn)階段；制造設(shè)備調(diào)試完成后可支持大規(guī)模量產(chǎn)；BMS和電池包設(shè)計(jì)定型；客戶已完成電池包A、B、C樣階段測(cè)試，進(jìn)入SOP6成本核算完成并有競(jìng)爭(zhēng)力；標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)制造體系建立；工廠設(shè)計(jì)定型；供應(yīng)鏈初步形成；通過國標(biāo)測(cè)試并形成新國標(biāo)；相對(duì)于液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池產(chǎn)品有競(jìng)爭(zhēng)力。
其中，影響固態(tài)電池量產(chǎn)的因素有：關(guān)鍵的基礎(chǔ)科學(xué)問題的理解不夠全面；材料和電芯構(gòu)效關(guān)系沒有充分理解；某些性能存在短板；全固態(tài)電池開發(fā)尚處于小規(guī)模試制階段；新工藝新設(shè)備需要進(jìn)一步開發(fā)；和現(xiàn)有最先進(jìn)技術(shù)對(duì)標(biāo)性能沒有優(yōu)勢(shì)；成本相對(duì)較高；尚未形成規(guī)?；脑牧虾彤a(chǎn)業(yè)制造體系。
論壇上，向晉還重點(diǎn)介紹了固態(tài)電池新工藝。他認(rèn)為，聚合物固態(tài)電池、硫化物固態(tài)電池和氧化物固態(tài)電池的制造工藝路線不盡相同，干法混料、干電極技術(shù)和熱復(fù)合技術(shù)是未來的趨勢(shì)。其中，備受關(guān)注的干電極技術(shù)是不使用溶劑，直接將少量粘合劑、導(dǎo)電劑與正極/負(fù)極粉末粘合，通過擠出機(jī)形成薄的電極材料帶，再將電極材料帶層壓到金屬箔集流體上形成成品電極。而熱復(fù)合技術(shù)目前在傳統(tǒng)液態(tài)電池中已經(jīng)開始應(yīng)用，隨著590模組或更大模組的廣泛應(yīng)用，為了降低大尺寸電池在后續(xù)疊片和極芯轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的錯(cuò)位，提高電池在生產(chǎn)過程中的合格率，同時(shí)提升電池在PACK過程中的良品率，各電池廠家均在開發(fā)熱復(fù)合工藝。
此外，關(guān)于固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系的搭建，向晉表示，液態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)化起步較晚，固態(tài)電池不能走液態(tài)電池的老路，固態(tài)電池（2022全國電池正/負(fù)極材料產(chǎn)學(xué)研合作高峰論壇）標(biāo)準(zhǔn)化意義重大，對(duì)行業(yè)發(fā)展、規(guī)?；圃臁⑻荽位厥绽煤蛽Q電等都有重大意義，固態(tài)電池與液態(tài)電池的設(shè)計(jì)及性能差異較大，因此相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系需要深入研究制定。
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