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业内技术专家认为,由于固态电解质适用温度范围窄,Bollore 公司的该款电动车需要一个加热元器件,将电池加热到80摄氏度才能启动,温度升高后,导电性变好。
与平常直接发动引擎车子就能出发不同的是,升高电池温度这一过程不仅麻烦,而且会消耗能量,这会导致电池包整体Pack的有效能量密度显著下降。同时由于聚合物固态电池的功率性能较差,所以在实际使用时,需要和大功率的超级电容器配合使用。
更明显的缺陷是基于PEO的聚合物固态电解质电化学稳定窗口较窄,一般在4V以下,对应的正极材料选择只能是LFP,它的总体能量密度很难达到300Wh/kg。
企业积极布局
尽管全固态电池使用的固态电解质还面临诸多问题,但这并不影响业界产业化全固态电池的信心。而针对其中的难关,不少企业纷纷开启技术研发模式。
硫化物固体电解质是宁德时代的重要研发方向。对硫系全固态电池来说,正极界面和负极界面都存在界面反应的问题。对于正极界面,可以采用正极包覆修饰方法解决,而负极界面可以在锂金属表面形成一层稳定的缓冲层。
实际应用中,硫化物还存在离子导电性的接触问题,接触空气和水的稳定性较差,遇水后不仅会放出剧毒的硫化氢气体,而且气味很臭,如果在使用车的过程中出现这个问题,人会承受不了。
宁德时代新能源科技有限公司梁成都博士表示,宁德时代采用热压方式改善界面接触来提高电池体系的整体离子导电性,并且对硫化物材料进行了改进研究,提高了它的稳定性,朝产业化更进一步。
但制造方面是一个很大的挑战,生产流程、工艺方式和传统锂离子电池的生产方式完全不一样,宁德时代已经进行一系列的材料研究和工艺开发,在固态电池的产业化方向进行了积极布局。
“条条大路通罗马”,在研发全固态锂电池的电解质选择路径上,每家企业都会有自己的选择。李峥表示,清陶能源的技术路线是将聚合物和氧化物做成的复合材料,虽然能够部分避免固体电解质的共性问题,但仍需要改进,相对应的正负极也需要改变。
目前业界有一个共识,认为现在谈全固态锂电池的产业化还为时尚早,因为与其配套的材料、设备、工艺还不成熟,甚至连生产的设备都没有。而据李峥透露,清陶能源成立之初的目的就是生产全固态锂电池,配套的设备公司核名已经完成,正在工商注册中。
高工产研锂电研究所(GGII)分析师认为,全固态电池的能量密度理论值很高,但目前工程能力不够,整包在100-200wh/kg,还有很大提升空间。要实现全固态电池的大规模产业化,技术突破很关键,而且材料、工艺、设备都需要相应提升。
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