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以下为kimi信息原文:
固态电池中的正极与电解质之间的固固界面问题是一个技术挑战,主要难点包括:
接触电阻高:由于固态电解质不具备液态电解质的润湿性,固固界面的接触电阻较高,这会影响电池的充放电效率。
体积效应:正极材料在充放电过程中可能会发生体积变化,固态电解质与电极颗粒的刚性接触对体积变化敏感,可能导致接触变差或产生裂纹。
化学稳定性:固固界面的化学稳定性不佳可能导致正极材料间元素的相互扩散和空间电荷层的形成,增加界面阻抗。
电化学稳定性:固态电解质的电化学稳定性窗口较窄,可能在高电压下被氧化或在低电压下被还原,形成复杂的固体电解质界面膜,增加电荷转移阻抗。
界面修饰:为了改善界面问题,需要对正极侧的界面进行修饰,引入界面改性层,这些层应具备高电化学稳定性、离子导电性和电子绝缘性质。
针对上述难题,研究人员和企业采取了多种策略来解决正极与电解质之间的固固界面问题:
分子锚定效应:通过分子锚定效应重塑锂离子溶剂鞘结构,提高聚合物固态电解质的离子电导率和电化学稳定性窗口。
双相复合固态锂电正极材料:当升科技开发的双相复合固态锂电正极材料和固态电解质产品,解决了正极与电解质固固界面的难题,技术指标处于行业领先水平,并已在多家固态电池头部企业实现上车验证。界面改性层:引入离子导电而电子绝缘的界面改性层,保护电解质免受氧化,提高电池性能。生产工艺:采用溶胶-凝胶、喷涂等技术实现均匀的界面改性层,减轻界面处的副反应。
清陶能源开发的半固态电池在装车应用、能量密度和成本方面表现出以下特点:
装车应用:清陶能源的半固态电池已经正式在智己汽车量产装车,其中四驱版本的续航达到1000公里,而两驱版本的续航达到1200公里。这标志着固态电池正式进入电动汽车商业化阶段。
能量密度:清陶能源的第一代半固态电池单体能量密度达到368Wh/kg,而SOP状态的电池能量密度为小于420Wh/kg。这一能量密度水平已经相当高,相较于目前量产的高镍三元锂电池的能量密度极限在300Wh/kg左右,清陶的半固态电池展现了明显的优势。
成本情况:清陶能源总经理李峥表示,相比液态电池,未来固态电池的最大优势其实是成本优势。目前,三元锂电池的成本约为0.86元/Wh,而清陶能源的368Wh/kg半固态电池成本与三元锂电池成本相当。此外,清陶计划在未来的固态电池产品中进一步降低成本,下一代固态电池产品成本将比同等规格的磷酸铁锂或三元电池低10%-30%,而到2027年的第三代产品,成本将再降低40%。
原材料构成:清陶能源半固态电池的原材料配比中,正极材料和负极材料比重最大。正极材料采用的是超高镍正极材料,负极材料采用的是高功率石墨(硅碳负极)。其中,1GW半固态电池需要2646吨超高镍正极材料和1257吨石墨负极材料。
技术路线:清陶能源的第一代固态电池选择了氧化物+聚合物的技术路径,而第二代固态电池选择了氧化物+卤化物+聚合物的路径。这些技术选择有助于电池的致密性和减小阻抗。
产业链布局:清陶能源在固态电池、新材料、自动化装备、电池回收利用四大板块均有布局,具备从电池研发到设备生产、材料生产、电池生产回收的全方位能力。
产能规划:清陶能源已有1.7GWh的固态电池产能,并计划至2025年将产能扩大至35GWh。