福特寶馬繼續(xù)加持，這家固態(tài)電池企業(yè)究竟有什么黑科技
時(shí)間:2021-05-18 09:38來源:汽車人參考 作者:綜合報(bào)道
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近期福特和寶馬加大了對(duì)美國初創(chuàng)企業(yè)Solid Power的投資，在全固態(tài)電池領(lǐng)域加速布局。對(duì)行業(yè)來說，Solid Power這家企業(yè)其實(shí)并不陌生，但往往以報(bào)道為主，真正有關(guān)其核心技術(shù)的探討很少。這里整理Solid Power核心技術(shù)點(diǎn)，與讀者分享。
固態(tài)電池起點(diǎn)：突破能量密度瓶頸
布局固態(tài)電池原因，Solid Power與Quantum Scape，以及國內(nèi)衛(wèi)藍(lán)等企業(yè)邏輯基本一致。
當(dāng)前的液態(tài)鋰離子電池，正極采用三元高鎳，負(fù)極采用硅碳體系，能量密度在300-350Wh/kg左右會(huì)有一個(gè)天花板；但長續(xù)航里程的市場(chǎng)需求，需要?jiǎng)恿﹄姵氐哪芰棵芏仍谶@個(gè)基礎(chǔ)上還要有提高。
如果要繼續(xù)提高能量密度，比較好的方式是將負(fù)極換為鋰金屬，因?yàn)榻饘黉嚲哂械偷难趸�原電位和極高的理論比容量，是二次離子電池中比較理想的負(fù)極材料。
而采用鋰金屬負(fù)極，比較好的搭配就是固態(tài)電解質(zhì)，突破能量密度的瓶頸，是固態(tài)電池的起因。
汽車人參考認(rèn)為，全固態(tài)電池在技術(shù)層面主要有兩大難點(diǎn)：
第一，無論是聚合物、氧化物或者硫化物體系，需要找到一種合適的固態(tài)電解質(zhì)材料，解決界面問題，使產(chǎn)品在能量密度、安全、快充、使用壽命、環(huán)境耐受性各項(xiàng)性能都能超過液態(tài)鋰離子電池。
而且，這種材料最好是已經(jīng)廣泛應(yīng)用，擁有穩(wěn)定和完善的供應(yīng)鏈，易于生產(chǎn)和可得。
第二，需要解決量產(chǎn)問題，從實(shí)驗(yàn)線到中試線，包括材料、設(shè)備、工藝，最終如何穩(wěn)定且低成本地轉(zhuǎn)移到量產(chǎn)線上。
這兩個(gè)問題的本質(zhì)都是成本。
而Solid Power的賣點(diǎn)就是為了解決了這兩個(gè)問題：
一是Solid Power目前用于樣品生產(chǎn)的中試線（MWh級(jí)別），與常規(guī)鋰離子電池產(chǎn)線兼容，可以快速切換至量產(chǎn)線（GWh規(guī)模）。
Solid Power采用自制的硫化物固態(tài)電池質(zhì)漿料（Slurry），并采用原位蒸發(fā)（Evaporating）固化方式，實(shí)現(xiàn)涂布成膜。
其正負(fù)極片的制造方式與現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池完全相同，同時(shí)免去了電解質(zhì)的加注，以及大部分的化成工藝，實(shí)現(xiàn)以最少的固定資產(chǎn)投資快速量產(chǎn)。
二是通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，降低成本，實(shí)現(xiàn)能量密度提升。
通過減少電解質(zhì)隔膜的厚度，從50微米降低到25微米，提高三元材料在正極的占比，Solid Power計(jì)劃在2022年-2023年使得能量密度達(dá)到470Wh/kg（質(zhì)量）和1000 Wh/L（體積）的目標(biāo)。
Solid Power的產(chǎn)品和性能
Solid Power主要有兩大產(chǎn)品：
一是軟包固態(tài)電池電芯，已經(jīng)開始生產(chǎn)20Ah的產(chǎn)品，并計(jì)劃于2022年試生產(chǎn)100Ah的大容量產(chǎn)品。
二是硫化物固體電解質(zhì)，通過自制的硫化鋰（Li2S）前驅(qū)體，在鋰金屬負(fù)極表面形成保護(hù)層，保證高離子電導(dǎo)率同時(shí)，能防止鋰枝晶的生長，這是Solid Power的核心技術(shù)。
該固態(tài)電解質(zhì)，可以采用同樣的設(shè)備和工藝，通過適配不同的正負(fù)極材料，滿足快充、低溫、低成本、高安全等不同要求，可用于汽車、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
Solid Power目前已經(jīng)得到了包括福特、寶馬、現(xiàn)代眾多車企以及三星、A123等電池企業(yè)的投資，且與福特和寶馬簽訂了共同開發(fā)協(xié)議。
截止去年11月，Solid Power已經(jīng)向七家車企以及四家電池廠商交付了450套樣品，用于樣件測(cè)試。
目前顯示產(chǎn)品可以在70攝氏度實(shí)現(xiàn)5C快充，其日歷壽命優(yōu)于液態(tài)鋰離子電池，而且無需進(jìn)行電池包的冷卻。
參考小結(jié)
在電動(dòng)化賽道上，固態(tài)電池是最有可能，也很可能是唯一能對(duì)目前動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響的新技術(shù)，其核心是材料和量產(chǎn)能力。
如果Solid Power提供的數(shù)據(jù)屬實(shí)，那么全固態(tài)電池商業(yè)化產(chǎn)品很快就會(huì)出現(xiàn)在市面上（預(yù)計(jì)2023-2025年），再過兩到三年，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化固態(tài)電池就會(huì)到來（預(yù)計(jì)2026-2028年）。
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