登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
上个月大众向固态电池初创公司QuantumScape投资2亿美元,这个金额很令人乍舌,几乎相当于对于一家企业的收购金额。QuantumScape源于斯坦福大学的研究项目组,2012年独立成为公司。大众在2018年就投了100万美元,但此次追加至2亿美元,可见固态电池技术对于大众的战略重要性。
(来源: 微信公众号“Astorys ” ID:Astorys 作者:Astorys)
在目前阶段,固态电池的开发还要解决一系列的课题。首先就是要开发固态电解质,另外正负极材料、电芯极板的制造等都需要改进。最后,固态电池如果可以真正投入量产也会对整个电动车行业带来重要的影响。
固态电解质
目前固态电解质的开发主要分为三种技术路线,硫化物系、氧化物系、聚合物系。目前普遍认为硫化物系最具优势,但这也不是最终确定的。固态电解质需要满足五种条件,比液态电解质更高的离子传导性、正负极的化学互换性、更宽的电化学窗口、几乎可忽略不计的电子传导性,以及更高的能量密度。能开发出满足这些特性的固态电解质是最重要的,为此目前业界正在进行着许多尝试。
从硫化物系来看,目前有着对于各种电解质的研究,这部分是非常专业的部分,就不详细说明了。在现有的锂电池结构中,必须加入各种电解质持续进行测试。氧化物系与聚合物系目前也有多个测试对象,而且这些测试对象还在持续增加。而这些物质全部都需要经过测试,并制造出测试用的电池,需要持续进行实验与验证。这些工作本身就需要许多实验工具、人力、设备等的投入,最终其实就是资本的比拼。
因此,大众投资QuantumScape本质上就是在支付一笔测试成本。经过充分的测试,最终可以开发出适用的固态电解质的概率会增加。不管怎样,最终都必须需要达到与目前液态电解质趋同的性能,才有可能转变为固态。
这张图片是目前液态电解质的结构。一般我们看到类似的结构图时,经常会误以为液态电解质的形态几乎是流动的液体。
我们拿圆柱形电池观察一下,实际电池内部的正负极是非常紧密地贴合在一起的。所以电解质不是充分地以液体的形式浸透,而是渗入在极板之间的。甚至从截面来看,这个电解质甚至看起来并不像是液体。
这是在聚合物电池上注入电解质工序的图片。电解质需要经过一段时间缓慢地渗入到极板之间,或者是采用真空的方式等。因此注入电解质也是一项非常重要的技术。
我们来看这张图片,极板之间有蓝色代表的电解质,但左上看还有很多是白色区域,就是还没有充分的浸透的部分。但我们从左下、右下如果放大看,就可以明显看出湿与干的区别。未充分浸透的部分就不能达到规定的容量,因此这种产品在最终检测中就会视为是不良品。所以,像这样让固态电解质浸透的技术就是固态电解质的一项关键技术。
最终走向全固态电池需要经历不同阶段。左起是现有的液态电解质结构。中间阶段就是锂金属负极,并将固态电解质与正极分离,这样虽然会提高安全性,但却很难浸透电解质(low wetting ability),因此就会影响到能量密度。最终就是要通过改善工艺,让电解质可以均匀地分布在正极上,这样才算是固态电池的最终完成,与液态相比,安全性和性能都会提高。
正负极材料的改善这里面有个问题就是,当固态电解质与正极混合在一起时,与液态相比是否可以让锂离子更加顺畅地移动。因此就需要改善原有的石墨负极。在容量增大的情况下,如果仍采用石墨负极,厚度就会增加,因此只有降低负极的厚度才能够提高能量密度。为了解决这个问题,目前主流的研究就是采用锂金属负极,三星在前段时间发表的论文中说到采用银-碳纳米粒子复合层(参考:三星在<自然>发布的全固态电池技术)。所以,固态电池除了固态电解质的部分外,负极也需要改善为锂金属负极或是某种复合层材料。
我们再了解下有关改善离子移动的内容。如图红色代表正极,黄色为全固态粒子。我们会看到粒子之间的接触面不是特别多,所以会添加帮助离子传导更加顺畅的的物质(黑色)。
正极部分也是需要改善的,正极材料可能会在现有的NCM或NCA材料上增加涂层有助于离子移动的材料(绿色),或者需要硫锂等新的正极材料。这部分的开发也需要经过上面提到过的固态电解质一样,需要投入大量的测试的人力和设备。液态电解质电池的极板需要经过焊接工序,但固态电池却无法采用焊接工艺。而且正负极之间的界限较模糊,这部分就需要新的工序。
如图所示,可能会将正负极材料、电解质以粉末状态加入,然后采用高温加压的方式。采用这种方式可能会存在固态电解质在极板内无法均匀分布的问题。所以在制造了负极和电解质后,再经过层压,然后将正极材料喷洒在上面使其得以均匀分布;或者采用涂层的方式,以非常薄的厚度将正极、电解质、负极这样堆叠。越接近左边,所需的工艺就越难。所以这部分也要看究竟制造工艺可以达到什么精度,制造成本当然也会随之增加。如果采用类似半导体的沉积法工艺或许是可行的,但那就会大幅增加制造成本了,也会成为批量生产的拦阻。因此,制造工艺及设备的选择也是一个很重要的因素。
固态电池是下一波浪潮的关键
此外,在最终“上车”之前,还要考虑电芯成组、电池包的问题。固态电池的电池包结构可能会更加简单一些。因为固态电池的特性本身就是体积小、安全性高。与现有的三元锂电池相比,电池包的制造成本将会更低。目前,在电动车中电芯所占的成本比重约为30%,那么到了固态电池时代这个比重可能会更高。因此谁掌握了固态电池技术那么就真的会在电动车市场有更大的话语权,所以我们也就能理解像大众这样的公司会斥巨资提前布局在固态电池上。
那么到底谁会率先进入固态电池的量产呢?最近丰田和松下成立了电池合资公司。从松下的立场来看,他们虽仍旧与特斯拉在Nevada保持着稳定的关系,但其实本质上并没有进一步扩大业务范围。松下转去与丰田合作,这在之前也提到过,或许是现有的电池技术很难再进一步降低成本,让松下确保营业利润最近LG化学也曾公开表示,和特斯拉的交易并没能达到理想的利润。因此,我们保守预测一下,松下与丰田是否会联手率先将固态电池推向量产呢?
目前超小型的固态电池已经开始进入商用了。村田推出了采用氧化物陶瓷电解质的1cm大小的固态电池。但目前只能用在特殊领域,首先可能进入手机市场。因此三星电子正在开发的全固态电池就非常有意义,因为三星可能首先推出搭载了固态电池的手机。
另外还有中国也是一个很有希望的市场,清陶等企业都在开发固态电池。此外,这次大众投资QuantumScape可能会成为整个固态电池技术发展的催化剂。
目前动力电池市场的方向是NCM712、NCM811、NCMA,也是特斯拉、宁德、LG化学等在主导的市场。因此,像三星SDI和大众等没有在这次竞争中卡位成功的公司,很可能打算弯道超车直接在固态电池上发力。在未来的2-3年间,如果特斯拉们通过持续不断地降低成本来确保利润时,其他没赶上这波的企业们再把握不住下一波的固态电池,很可能就彻底失去在电动车市场上的竞争力了。因此,固态电池技术真是变得越来越重要。
目前在动力电池领域,其实利用现有的技术已经完全可以确保足够的续航了。现阶段各家主要是为了确保营业利润,正在展开激烈的成本竞争。最具代表性的就是宁德和比亚迪开始在LFP上寻求突破,LG化学也率先采用了NCM712,他们也是在产能扩张上最积极的公司,因为只有同一款技术可能至少要经过2-3年才能把成本降到足够低,确保利润空间。相反,三星SDI、大众、松下、丰田等公司态度可能略为不同,他们或许认为目前继续在现有技术上增加投资,会很难确保足够的利润,认为存在着一定风险。所以说,他们采取了想要通过固态电池技术,重新夺回主导权的战略。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
在全球新能源的发展浪潮中,电池技术以其独特的魅力和潜力,引领着行业的发展方向。4月27日,由中国化学与物理电源行业协会主办、天津中电新能源研究院有限公司承办的“第十六届重庆国际电池技术交流会/展览会(CIBF2024)”在重庆国际博览中心盛大开幕。此次展览规模盛大,总面积近18万平方米,横跨14
北极星储能网获悉,据卫蓝新能源消息,2024年4月22日,北京卫蓝新能源科技股份有限公司与钇威汽车科技有限公司在钇威汽车科技有限公司合肥签署了战略合作协议。双方将基于江淮钇为全球第二代纯电平台——DI平台,合作开发4695大圆柱半固态电芯应用的车型,该车型将采用原位固态技术,实现整车600km-100
据“乐陵经济开发区”消息,目前,金启航乐陵基地固态隔膜车间进度:隔膜涂覆线生产工艺优化方案已确定,图纸设计完成,各项施工改造工作正在有序推进,力争4月底完成改造任务;电芯车间根据佛山基地试验研究情况实时优化设计方案。山东金启航新能源科技有限公司位于山东乐陵经济开发区,注册资本10000
北极星储能网获悉,据新疆哈密市融媒体中心消息,在4月18日举行的豫哈零碳科技产业援疆平台产业援疆交流暨项目推介会上,哈密高新技术产业开发区与河南重联节能环保科技有限公司签订年产3G瓦时固态电池项目战略合作框架协议。据哈密高新区管委会副主任刘彬彬介绍,当天集中开工了总投资39.7亿元的大成
北极星储能网获悉,据智己汽车消息,23日上汽集团旗下智己汽车在上海举办全球首次试驾活动。智己汽车CEO刘涛表示,第一代光年固态电池今年年内会真正实现量产上市。
“我国有望在1-2年内将攻克600Wh/kg氧化物/聚合物复合电解质固态电池。”近期,中国科学院院士、南开大学副校长陈军表示,“全固态电池已成为全球电池科技的竞争焦点,以固态电池为核心的电动汽车有可能改变未来产业布局。”无独有偶,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高今年年初也曾表示,全固态电
北极星储能网获悉,据正力新能消息,4月19日,正力新能发布首款双重半固态超长续航大圆柱电池——正力·骐龙,单体容量达到49.5Ah,集超安全、超高能量密度、及整车100万公里超长寿命和充电10分钟续航500公里的超快充技术于一体,支持纯电MPV车型,满电续航1000公里以上。正力·骐龙大圆柱电池已于2023
4月19日晚间,振华新材发布2023年年度报告。年报透露,截至目前,公司已实现部分质高价优新产品的评估导入。在固态/半固态电池方面,公司正在配合客户开发相应的正极材料及氧化物、多硫化物等固态电解质。在钠离子电池正极材料方面,公司通过大单晶技术体系生产的单晶钠离子电池正极材料,材料结构完整
当升科技4月19日在互动平台表示,公司已针对电动汽车市场开发出固态电池用关键正极材料,产品已成功导入辉能、清陶、卫蓝新能源、赣锋锂电等固态电池客户,并实现批量销售。
北极星储能网获悉,据昆山发布消息,4月15日,国网昆山市供电公司为清陶能源固态锂电池产业化项目成功送电,为昆山率先实现固态电池量化生产提供坚实电力保障。据悉,清陶新能源固态锂电池产业化项目于2022年开工建设,是目前全国规模最大的固态锂电池量产项目,总投资50亿元,达产后年装机量将达到100
北极星储能网讯,赣锋锂业在投资互动平台表示:目前第一代固液混合电池已初步实现量产,能量密度240~270Wh/kg,可以通过针刺安全性能测试实验,循环次数达到2000次以上,第二代固液混合电池目前处于研发阶段,能量密度可达到400Wh/kg以上,可以通过针刺实验,能够在维持高能量密度的情况下同时保持高安
据“乐陵经济开发区”消息,目前,金启航乐陵基地固态隔膜车间进度:隔膜涂覆线生产工艺优化方案已确定,图纸设计完成,各项施工改造工作正在有序推进,力争4月底完成改造任务;电芯车间根据佛山基地试验研究情况实时优化设计方案。山东金启航新能源科技有限公司位于山东乐陵经济开发区,注册资本10000
4月19日晚间,振华新材发布2023年年度报告。年报透露,截至目前,公司已实现部分质高价优新产品的评估导入。在固态/半固态电池方面,公司正在配合客户开发相应的正极材料及氧化物、多硫化物等固态电解质。在钠离子电池正极材料方面,公司通过大单晶技术体系生产的单晶钠离子电池正极材料,材料结构完整
北极星储能网获悉,中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究团队解决了硫化物全固态电池叠层工艺的行业痛点及瓶颈问题,打通了硫化物全固态电池的大型车载电池制作工艺的最后一道难关,在硫化物软包电池叠片技术上取得关键性突破。制备的多层叠片软包电池循环300次容量几乎不衰减,性能还在继续测试中
韩国仁川国立大学与哈佛大学联合研究团队成功开发出一种耐疲劳的电解质膜。研究团队创造了一种由Nafion和全氟聚醚(PFPE)组成的互穿网络电解质膜。Nafion是一种常用的具有质子导电性的塑料电解质,PFPE则形成了一种耐用的橡胶聚合物网络,这种橡胶的加入虽然略微降低了电化学性能,但显著提高了耐疲劳
美国国橡树岭国家实验室(ORNL)的科研人员开发出一种新型锂基固态电解质材料Li9N2Cl3。该材料表现出优异的锂相容性和大气稳定性,可用于制造高面积容量、持久的全固态锂金属电池。Li9N2Cl3具有无序的晶格结构和空位,有效促进了锂离子传输,且由于其固有的锂金属稳定性,可以在10mA/cm2的电流密度和10
全固态锂电池可以克服目前商业化锂离子电池在安全性上的严重缺陷,同时进一步提升能量密度,对新能源车和储能产业是一项颠覆性技术。但是,由于全固态锂电池的核心材料—固态电解质—难以兼顾性能和成本,目前该技术的产业化仍面临巨大阻碍。6月27日,中国科学技术大学的马骋教授报道了一种新型固态电
近日,贵州磷化新能源公司开阳1万吨/年六氟磷酸锂项目试车工作取得圆满成功。此次试车成功,标志着项目具备了成熟的六氟磷酸锂生产条件和技术,标志着贵州磷化新能源公司掌握生产六氟磷酸锂的能力,不仅建成了贵州省内第一条六氟磷酸锂的生产线,实现了六氟磷酸锂从无到有的突破,也意味着磷化新能源公
界面涂层材料和固态电解质材料研发商陕西瑞智新能源科技有限公司(以下简称“瑞智新能源”)近日完成数千万元天使轮和天使+轮融资,由萃英创投、湖南湾田集团、西北工业大学联合投资。融资资金将用于产品迭代、生产设备扩充和初代产品交付等。瑞智新能源成立于2021年,是西北工业大学新能源电池领域首
据瑞逍科技消息,9月14日下午,瑞逍科技硫化物全固态电解质生产基地项目签约落户浙江衢州市龙游经开区。该项目总投资13亿元,进行硫化物系全固态电解质材料规模化生产,同时在生产设备、工艺流程方面形成标准。根据项目规划,预计2025年建成并达到百吨级全固态电解质生产能力,2028年实现年产6000吨全
北极星电池网获悉,9月7日,中科固能硫化物全固态电解质生产基地项目在江苏溧阳签约,该项目建成后将成为世界范围内首条百吨级规模化制备硫化物固态电解质的生产线,为未来建成万吨级别硫化物固态电解质的制备提供经验基础及数据支撑,并同时在设备设计、工艺路线等方面取得世界领先地位的核心关键知识
日前,恩力动力和软银公司成功开发出使用硫化物固态电解质及锂金属负极的全固态锂金属电池,成功制作了安时级(1-10Ah)ASSB电芯,其实测能量密度达到300Wh/kg。此次发布的全固态电池是100%使用硫化物基固态电解质,完全不含有机液体电解质,可望彻底解决燃爆、漏液等传统锂离子电池的固有问题。另外,
据贵州改革消息,4月21日,以“服务和融入国家战略共赢产业发展新未来”为主题的2024中国产业转移发展对接活动(贵州)在贵阳举办。此次活动上,贵州毕节磷煤化工一体化项目签约,金额730亿元。据悉,“贵州毕节磷煤化工一体化项目”拟投资建设年产150万吨磷酸铁和80万吨磷酸铁锂项目,配套建设磷化工
北极星储能网获悉,据湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。公司将于拿到相关审批后,开始为期15个月的项目建设,资金来源为自有及自筹资
4月19日,湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。湖南裕能表示,公司本次对外投资,顺应了全球新能源行业发展趋势,是实施全球化发展战略的
4月22日,惠云钛业公告,拟终止投资建设年产10万吨新能源材料磷酸铁项目,该项目已取得项目备案证、建设用地规划许可证,并已依法取得项目用地的土地使用权。截至目前,该项目已投入资金3031万元。关于终止项目建设的原因,惠云钛业表示,鉴于该项目推进过程中,我国新能源材料市场环境、新能源电池上
当升科技4月19日在互动平台表示,公司已针对电动汽车市场开发出固态电池用关键正极材料,产品已成功导入辉能、清陶、卫蓝新能源、赣锋锂电等固态电池客户,并实现批量销售。
近年来,贵州新能源动力电池及材料产业规模快速增长,发展动能持续增强,供给能力大幅提升,目前已形成动力电池产能37GWh。磷酸铁锂正极材料产能45万吨、磷酸铁产能93万吨、三元正极材料产能10.8万吨……贵州省工业和信息化厅原材料工业处相关负责人介绍,贵州已引进宁德时代、比亚迪、湖南裕能等头部
北极星储能网获悉,据中宏网新疆消息,4月15日,新疆久辰新材料科技有限公司总投资40亿元年产10万吨磷酸锰铁锂正极材料建设项目在新疆伊犁哈萨克自治州霍城县新材料产业园开工奠基。据了解,项目一期于2024年4月开工建设,计划年底建成2条磷酸锰铁锂生产线并投产;二期计划2025年建成2条磷酸锰铁锂生产
磷酸锰铁锂投资热度不减。近日,电池中国获悉,江苏珩创纳米科技有限公司(以下简称“珩创纳米”)完成A轮超1亿元人民币融资,本轮融资由广发信德领投,黄海金控、创维投资、电科基金、正景资本跟投,此轮融资将用于持续产能扩张。在此之前,珩创纳米曾获得沃衍资本Pre-A轮投资。资料显示,珩创纳米成立
中伟股份近日在投资者互动平台表示,公司首期年产8000吨钠电项目已于2023年正式投料投产,实现镍系、钴系、磷系、钠系四大材料体系全覆盖,可为市场不同需求客户提供多元化的产品及技术服务方案,有力保障公司”技术多元化“的战略实施。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!