2017年五大極具前景電池技術進展盤點 未來將顛覆市場

鋰電大數據 2018-01-03

一個領域最前沿的技術將引領一個行業未來的發展方向,而制約新能源汽車市場發展的重要瓶頸正是電動汽車的續航里程及安全問題,作為核心動力的動力電池也就顯得尤為重要。目前傳統的鋰離子電池已然不能滿足需求,新能源車企、電池企業及科研界都在積極投入研發新型電池技術。


下面盤點5大極具前景電池技術的相關進展。一旦任何一種新電池技術取得技術突破,成功實現商用,都將顛覆整個市場。當然,所有的理想都不是一蹴而就的事情,新技術的實現同樣如此。

1、固態電池

液態鋰離子電池能量密度極限在350Wh/kg,而全固態鋰離子電池采用固態電解質替代傳統有機液態電解液,不僅有望從根本解決電池安全性問題,而且量產能量密度能夠達到500-600Wh/kg,被公認為下一代鋰離子電池技術。

寶馬:近日,寶馬宣布與電池技術公司Solid Power建立新的合作伙伴關系,開發并計劃商業化電動汽車的固體電池技術。

本田:近日,據外媒報道,本田汽車表示,公司正在考慮為電動車研發能量密度大的新一代全固態電池,從而滿足排放標準要求。本田發言人Teruhiko Tatebe表示:“我們很早就已經對全固態電池展開研究,但目前我們還沒有與其他車企進行研發合作。”日本共同通訊社報道稱,本田和日產均在研發全固態電池電動車,對此,日產沒有立即做出回應。

豐田:豐田多次在公開場合表示,有望在2020推出搭載固態電池的電動汽車產品。外界疑問是有與資本合作伙伴馬自達共同研發?10月25日,豐田首席安全技術官員Kiyotaka Ise在東京車展上對記者說:“我們正在同馬自達合作建立電動汽車技術公司,但我們也將在豐田內部繼續研究固態電池技術。”

菲斯克:電動汽車制造商在11月遞交了一款固態電池申請專利的文件。菲斯克專利文件顯示,其新開發的固態電池能量密度是鋰電池的 2.5 倍,且單次充電 1 分鐘,續航里程長達500英里(805公里)!其計劃在2023年前將該電池商業化應用。

贛鋒鋰業:12月6日,贛鋒鋰業公告披露,公司擬設立全資子公司浙江鋒鋰,以自有資金不超過2.5億元投資建設第一代固態鋰電池研發中試生產線。據公告,該項目建設期2年,將建設一條年產億瓦時級的第一代固態鋰電池研發中試生產線,開展第一代產品在新能源汽車用戶的推廣和市場投放。

此外,松下、大眾、三星、三菱、現代、戴森、寧德時代等數家企業都在加緊布局固態電池的儲備研發。

2、石墨烯電池

石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”,有學者曾說:“19世紀是鐵器的時代,20世紀是硅的時代,21世紀是碳的時代。”而石墨烯就是碳的代表材料。

三星電子:11月27日,據《韓國先驅報》報道,三星電子今天宣布,公司已開發出了石墨烯電池技術,在提高電池容量的同時能夠把充電速度提升到現有標準的5倍(充滿電僅需12分鐘)。根據描述,這種基于石墨烯材料的電池容量比目前市面上的電池高出45%。石墨烯是碳的一種形式,被視為應用于電池的完美材料,因為它的電子遷移率約為硅的140倍。

浙江大學:浙江大學科學家用石墨烯膜作為正極材料,研發出一種新型的鋁-石墨烯電池。這種電池壽命超長,能在極短時間內充滿電,在零下40℃到120℃的溫度范圍內都能正常工作。這項創新為鋁離子電池的實用化指出了重要方向。

3、燃料電池

燃料電池發展的主要障礙就是成本高、制氫過程復雜,整個加氫和供氫的配套網絡則需要從頭建設。常用的燃料除氫氣外還有甲醇、聯氨、烴類及一氧化碳等。

其中,氫燃料電池成為與鋰電池相抗衡的一大技術路線,具有零排放、長續航、加氫時間短等特性,但是也面臨氫氣制造、存儲的銷量與安全性問題以及催化劑金屬鉑的稀有方面。

豐田:氫燃料電池車Mirai已經在海外量產上市。

本田:旗下車型Clarity Fuel Cell最大的技術亮點,是全球首次實現將燃料電池動力總成集成在發動機艙內,如同燃油車一樣。

上汽大通:推出了氫燃料電池車FCV80,采用燃料電池系統為主、動力電池為輔的雙動力源,最長續駛里程可達500公里,售價為130萬元,目前補貼之后的實際購買價為30萬元。

4、鋰電池快充

在2016年底的新能源汽車補貼方案調整中,“3C-5C、5C-15C、15C+”三個檔次的快充倍率,可分別獲得0.8倍、1倍、1.4倍補貼,由此刺激了鋰電企業對于快充的研發進度。

東芝:2017年10月,日本東芝公司宣布開發出新一代電動車專用鋰電池,快充僅需6分鐘。傳統電動車鋰電池快充30分鐘也只能充到約80%的電量,新一代鋰電池快充僅需6分鐘就能充到90%的電量,且在零下10度的低溫環境下仍能快速充電。目前東芝已進行了50Ah的原型電池測試,經過5000此的充放電測試、10°氣候考驗等,不過要讓成品正式上路還要等到2019年,原因在仍能有許多潛在性問題等待測試。

寧德時代:在正極方面開發了“超電子網”技術,增強磷酸鐵鋰的電子導電性能,可達三元材料的1000倍;在負極石墨表面,采用了“快離子環”技術修飾,修飾后的石墨兼顧超級快充和高能量密度的特性,快充時負極不再出現副產物;具備4C-5C快充能力,實現 10-15分鐘快充充電,并能保證系統級別70wh/kg以上的能量密度,實現10000次的循環壽命。熱管理方面,寧德時代搭載自主研發的熱管理系統,充分識別固定化學體系在不同溫度和SOC下的“健康充電區間”做到“全氣候”的快充。

沃特碼:在正極材料方面,使用的粒徑更小的100nm~300nm磷酸鐵鋰,而市場上普遍的磷酸鐵鋰粒徑在300~600nm之間,這樣鋰離子將擁有更快的遷移速度,能夠更大倍率的電流進行充放電。在負極材料方面,沃特碼也是采用粒徑更小的人造石墨進行碳包覆:小粒徑有利于鋰離子的脫離和嵌入;碳包覆能對電池的循環壽命進行優化改善;微孔的碳結構有利于電解液的吸附和保液從而起到改善循環壽命的作用。

5、鋰空氣電池

鋰空氣電池在業界被稱為終極充電電池,正極為空氣,負極為金屬鋰,能量密度是傳統鋰電池的十倍。與其它金屬空氣電池相比,鋰空氣電池具有更小的體積、更輕的重量、更高的工作電壓、更高的比能特性等特性。

三星電子:據外媒11月10日報道,韓國三星電子將開發面向純電動汽車(EV)的第三代充電電池。據了解,一次充電的續航距離將達到目前動力電池的近2倍,計劃以此來對抗在純電動汽車用第二代充電電池開發上先行一步的豐田汽車。三星力爭2030年之前將鋰空氣電池推向實用化,但前路似乎依然漫長。

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