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全球固態(tài)電池爭霸賽:尋找下一個寧德時代

2019-04-09 08:53:12 太陽能發(fā)電網(wǎng)
固態(tài)電池已成為全球新一輪動力電池競賽中的投資熱點。2018年底,成立于2010年的半固態(tài)鋰電池研發(fā)企業(yè)24M對外宣布,獲得D輪2180萬美元融資,資本方來自高級陶瓷制造商京瓷集團和全球貿(mào)易公司伊藤忠商事。這家公司從曾經(jīng)風靡一時后來衰落的美國磷酸鐵鋰電池企業(yè)A123分拆出來,由中國臺灣科學家蔣業(yè)明博士創(chuàng)立,目標是為電動汽車開發(fā)價格合
全球固態(tài)電池最新進展


正是因為固態(tài)電池具有這么多的優(yōu)點,世界多國政府都高度重視固態(tài)電池的研發(fā),上市公司和創(chuàng)業(yè)公司紛紛投資固態(tài)電池這一全新賽道。


其中,日本在全球遙遙領先。2018年7月,日本國立研究機構——新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構(NEDO)對外宣布啟動第二階段固態(tài)鋰離子電池研發(fā)項目,并為此斥資100億日元(約合人民幣5.9億元),成員包括23家整車及電池、材料廠商,另外還有15家大學及公共研究機構,計劃到2022年全面掌握全固態(tài)電池相關技術。


日本企業(yè)在固體電池方面的研究開始的較早,水平較高,尤其是在硫系固態(tài)電解質(zhì)方面,日本豐田汽車公司近日披露了其全固態(tài)電池的框架,并計劃于本世紀20年代初實現(xiàn)商業(yè)化。


在韓國,三大蓄電池廠商LG化學、三星SDI和SK創(chuàng)新2018年11月對外宣布,聯(lián)手開發(fā)核心電池技術,將成立一個規(guī)模1000億韓元的基金,計劃在固態(tài)電池、鋰金屬電池和鋰硫電池領域進行研發(fā),來打造下一代電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。


2018年11月,德國總理默克爾將計劃撥發(fā)10億歐元用于支持德國的一家電池生產(chǎn)商,同時也將資助一家電池研發(fā)機構,用于開發(fā)下一代的固態(tài)電池。德國政府的這一舉措是為了減少德國車企對于中日韓電池供應商的依賴。其中,大眾和寶馬公司也在大力發(fā)展固體電池,可能從2024或2025年開始批量生產(chǎn)。


在法國,博洛雷(Bolloré)公司一直致力于聚合物全固態(tài)電池的研究,其子公司Bat Scap生產(chǎn)的PEO基固態(tài)鋰離子電池用于電動汽車,是國際上第一個采用固態(tài)鋰電池的電動汽車案例,但該聚合物固態(tài)電池需要在80℃下工作,且比能量不夠高,未顯示出相較于液態(tài)電解質(zhì)電池的優(yōu)勢。


美國則主攻基于聚合物和氧化物固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰電池的研發(fā)路線,美國先進電池聯(lián)合會(USABC)提出在2020年將電芯能量密度提高至350Wh/kg。一些初創(chuàng)的電池企業(yè)如Sakit 3、SEEO、Quantum Scape和SolidPower等紛紛宣布在高能量密度全固態(tài)鋰電池研發(fā)方面取得重大進展。


其中,2015年Sakti 3表示將開發(fā)出能量密度為當前鋰電池2倍的全固態(tài)電池,而成本只要鋰電池的五分之一。自 2012 年以來,蘋果公司就已經(jīng)開始布局全固態(tài)電池技術的專利。2017年,美國專利商標局公布了蘋果一項與固態(tài)電池充電技術相關的新專利。


相比世界其他各國,中國的固態(tài)電池進展要更快。中科院寧波材料技術與工程研究所牽頭承擔的納米先導專項“全固態(tài)電池”課題在去年年底通過驗收。這一技術突破將進一步推動國內(nèi)全固態(tài)鋰電池的規(guī)模應用,有望讓新能源汽車續(xù)航更久,更安全。


在企業(yè)方面,作為全球最大的動力電池和新能源汽車生產(chǎn)國,中國動力電池企業(yè)和車企則表示了對動力電池最濃厚的興趣。


在上市公司領域,當升科技表示,正在持續(xù)關注固態(tài)鋰電前沿技術信息,并已開展前瞻性開發(fā)工作,預計2025年以后固態(tài)鋰電可逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化;寧德時代,在聚合物固態(tài)鋰金屬電池和硫化物基固態(tài)電池方向分別開展了相關的研發(fā)工作并取得了初步進展,其在固態(tài)電池上的思路是對正極材料做了保護,提高兼容的問題;比亞迪,曾于2017年8月申請了一種全固態(tài)鋰離子電池正極復合材料及固態(tài)鋰離子電池發(fā)明專利,并在2018年1月表示正在積極推進固態(tài)電池項目商用;國軒高科2018年3月對外表示,半固態(tài)電池技術已處于實驗室向中試轉(zhuǎn)換階段;贛鋒鋰業(yè)2018年3月表示,正在對固態(tài)電池進行廣泛試驗工作,擬在2018年12月建成第一代固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線,在2019年12月完成3億元固態(tài)鋰電池銷售,并推動第二代固態(tài)鋰電池技術成熟化,實現(xiàn)第三代固態(tài)鋰電池可研。


在創(chuàng)業(yè)公司領域,中科院物理所背景、中科院院士陳立泉和北汽新能源原總工俞會根投資的背景衛(wèi)藍新能源科技有限公司,在江蘇溧陽成立了江蘇衛(wèi)藍新能源電池有限公司,正在建設電池中試線;已經(jīng)完成B輪融資的清陶(昆山)能源發(fā)展有限公司在2018年11月對外宣布,其建成的全國首條固態(tài)鋰電池產(chǎn)線已于11月正式投產(chǎn)。


固態(tài)電池尚在研發(fā)階段


盡管全球的固態(tài)電池研發(fā)和投資熱鬧非凡,但整體來看車用固態(tài)電池尚處于研發(fā)階段,還遠遠未進入量產(chǎn)階段。


“盡管固態(tài)電池具有高安全性、高能量密度、循環(huán)次數(shù)高、相對較輕等特點,但界面阻抗大(電解質(zhì)跟材料界面是固-固狀態(tài),不利于鋰離子傳輸)、快充難度大(高阻抗、低導電率導致內(nèi)阻大)、成本高等一系列問題尚待解決!眲虐钯Y本合伙人王榮進“大出行下半場”(wx:investchuxing)分析。


中科院青島生物能源與過程研究所研究員崔光磊認為,現(xiàn)在的固態(tài)電池停留在研發(fā)階段,主要是因為固態(tài)電池存在容量衰減、內(nèi)阻增加、內(nèi)路短、熱失控、日歷失效等失效行為,降低了電池的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性和可靠性。


從實操的角度來看,清陶新能源材料研究院院長何泓材對“大出行下半場”(wx:investchuxing)分析,固態(tài)電池研發(fā)和生產(chǎn)的主要挑戰(zhàn)在于:高離子導電率固態(tài)電解質(zhì)材料的開發(fā);固體與固體之間的接觸界面高阻抗和穩(wěn)定性問題;固態(tài)電池特需設備的開發(fā)等。只有這些挑戰(zhàn)都能找到解決方案,固態(tài)電池才能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)。不少創(chuàng)業(yè)公司可能僅僅在其中一兩點上有自己的解決方案,最終還是沒能實現(xiàn)固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化。


青域基金創(chuàng)始人徐政軍對“大出行下半場”(wx:investchuxing)解釋,國內(nèi)好多科研院所像中科院青島能源所、寧波材料所、物理所等都在做,產(chǎn)業(yè)龍頭寧德時代也在做,但都還在實驗室樣品階段。外面?zhèn)鞯乃^固態(tài)電池,都不是真正的“全固態(tài)鋰電池”,很多都是半固態(tài)鋰電池,電解質(zhì)不是全固態(tài)的,是固液混合的。


因此,王榮進預測,固態(tài)電池的應用演進路徑為,先在消費電子經(jīng)過充分的驗證后才有可能電動車上使用, 再經(jīng)過1-2年整車測試驗證,預計整體所需時間至少為5-7年。



作者: 來源:大出行下半場 責任編輯:jianping

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