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全球固态电池争霸赛:寻找下一个宁德时代

中国太阳网 http://tyn.cc
09
Nov
2019

  2018年底,成立于2010年的半固态锂电池研发企业24M对外宣布,获得D轮2180万美元融资,资本方来自高级陶瓷制造商京瓷集团和全球贸易公司伊藤忠商事。

  这家公司从曾经风靡一时后来衰落的美国磷酸铁锂电池企业A123分拆出来,由中国台湾科学家蒋业明博士创立,目标是为电动汽车开发价格合理的高能量密度电池,将从2019年开始建立一个小型产业化工厂,希望在2020年交付首批产品。

  24M是新一轮全球动力电池竞赛中的一个缩影。从全球来看,中国、日本、韩国、德国、法国、美国、英国、澳大利亚等国家的诸多车企和电池企业纷纷下注固态电池,希望打造下一个超级明星公司——固态电池领域的“宁德时代”,后者是中国创业板估值最高的公司。

  不过,中国化学与物理电源协会秘书长刘彦龙对“大出行下半场”(wx:investchuxing)分析,固态电池现在还处于实验室阶段,在研发上还面临比较多的难以客服的障碍,预计真正量产至少要在五年之后。

  2017年中国政府11月发布的 《节能与新能源汽车技术路线图》规划提出,纯电动汽车动力电池的单体能量密度在2020年达到 300Wh/kg,2025年达到 400Wh / kg,2030年达到500Wh/kg。

  这对现有的液态锂电池而言是一个很高的目标。 “特斯拉用的电池目前是全球能量密度最高的动力电池,2018年初特斯拉宣布与松下联合研发的21700单体能量密度达300Wh/kg,而国内一般电芯厂家的单体能量密度在230Wh/kg左右,到2020年实现国家要求的300Wh/kg挑战很大。” 清陶能源董事长冯玉川解释,但固态电池就相对容易实现这一目标。

  简单地说,固态锂电池是相对液态锂电池而言,是指结构中不含液体,所有材料都以固态形式存在的储能器件。具体来说,它由“正极材料+负极材料和电解质”组成,而液态锂电池则由正极材料+负极材料+电解液和隔膜组成。

  中科院物理所研究员、固态离子学课题组组长黄学杰对“大出行下半场”(wx:investchuxing)介绍,固态锂电池采用金属锂作为负极,固体无机或高分子材料作为电解质,能量密度比采用同类型正极材料的锂电子电池高20%-30%。

  冯玉川分析,“全固态锂电池单体的能量密度在实验室可以到430Wh/kg以上,在中试阶段可达375Wh/kg,在量产阶段可以轻松达到300Wh/kg以上。”

  在能量密度之外,安全性是固态电池的更大优势。对此,中国科学院青岛生物能源与过程研究所副研究员董衫木表示,目前液态锂电池选择使用的液态有机电解液易燃易爆,用固态电解质代替液态电解液,是我们公认可以提升锂电池安全性能最为有效的方法之一。

  清华大学材料学院副教授李亮亮分析,固态电解质不易燃,还不会产生液态电解液,因此不带腐蚀性,是解决电池安全性问题的有效方法,也符合未来电池发展的趋势。

  同时,固态电解质较高的机械强度也能有效地抑制电池循环过程中锂枝晶的刺穿, 使锂金属负极的应用成为可能。

  根据北京理工大学材料学专业硕士研究生杨豪等人的研究,在全固态锂电池中, 由于这种锂金属负极的设计, 一方面电池的重量能量密度和体积能量密度将得到进一步的提升, 且其正极材料可以延伸到更多的其他材料; 另一方面, 锂金属负极的应用也带来了锂枝晶生长所引起的安全问题。 而固态电解质具有良好的机械性能,能有效地防止锂枝晶的穿透并抑制其生长, 兼具电解质和隔膜的功能。

  根据固态电池中固态电解质的状态,可以将固态电池分为全固态和半固态电池,前者的电解质是固态,但在电芯中有少量的液态电解质,后者就是一半固态电解质、一半液态电解质,如本文开篇提到的24M这家公司的产品。

  此外,林建伟先生、张育政女士还将通过协议转让方式合计向华君实业(中国)有限公司转让其二人所持有的公司股份17,600,000股,占公司现有总股本的7.30%。

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