大容量固态锂电池及应用-北极星储能网

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大容量固态锂电池及应用的主要应用场景是重型工程机械、未来的电动船舶运输以及轨道交通和电力储能。

——电子科技大学材料与能源学院教授、博导向勇

2023年10月31日至11月2日，SNEC第八届(2023)国际储能技术和装备及应用(上海)大会在上海举行。会上，电子科技大学材料与能源学院教授、博导，电子科技大学先进能源技术研究院院长向勇教授，带来题为“大容量固态锂电池及应用”的分享。（张晓琨代讲）

大容量固态锂电池主要应用场景是重型工程机械、未来的电动船舶运输以及轨道交通和电力储能，这些场景的市场在未来五至十年之内预期较好，规模都在万亿级以上。

第一，为什么要将电池规格扩大。在上述几类场景中，单独的系统、模组、集装箱、动力电池系统规模都比较大，大都是兆瓦时级别以上，这些系统也可以用常规120Ah、280Ah电芯或者460Ah电芯，但需要的数量比较多。从技术发展的规律来看，大规格单体电芯具有一系列好处。首先，可以提高能量密度，单体提升之后包装材料、隔膜材料等非膜性材料占比降低，能量密度还有提升的空间。其次在成组层面，可以大幅减少系统的结构间和电子电源功率、电子器件的数量，系统集成效率也可以提高。大容量单体电池内部的传质场具有一定的自适应、自调控能力，当出现局部的物质分布不均匀或者微观缺陷时，电池拥有一定的自修复能力，提高了在长期服役功耗的可靠性，这是从技术角度上系统要做大的原因。

第二，为什么要做固态电池。与固态电池具体相关的问题就是电解液沉降问题，单体容量如果到500Ah以上，在长期的存放和使用过程中，电解液会出现沉降，这导致电芯内部的电解液分布不均匀以及安全性问题。除此之外，在固态电解液之后可使用高炳正负极，在材料成本和工艺成本控制比较好的话，能量密度的提升显然可以带来成本的大幅降低，这是做固态的基本逻辑。

他提出，他们团队已开发一套相对耐极端工况、耐燃的体系，其本身力学特性具有一定黏弹性、界面适应性以及工程机械的工况强冲击、振动的适应性，也相对较强一些。其核心技术是原位聚合复合固态电解质技术，通过复合材料体系把传导的物质和一些稳定性的物质以及对安全性调控的物质复合在体系里，经过原位固化形成固态电解质。660Ah电池可以通过安全性、针刺和枪击实验，电池贮存1周左右时间表面没有变形和鼓胀，还具备一定的供电能力，能够点亮灯泡。

在产品设计上，电芯单体做大之后应用在大规模电力系统和储能上，会带来很重要的好处是在做模组和系统集成时所使用的电芯数量大幅降低；在做管理控制时BMS软件上的挑战性大幅降低。单体电芯容量增长之后，管理参数从之前将近4000个降低到500多个，在软件工程开发方面，其对安全可靠性的提升帮助很大。

除此之外，大功率电池的支撑框架用料减少，带来成本上的好处，基本上20尺的集装箱从物料成本上可以减少15—25%左右，在后期的管理运维上具有一定成本优势。

（北极星储能网根据现场速记整理，未经嘉宾审核）

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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