【南哥说电池之行业趣谈】固态电池“挑大梁”还需要多久?

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提升能量密度一直是新能源车企及电池厂商不懈追求的。因为,能量密度的增加,意味着续航里程的提升。而解决用户的里程焦虑,是新能源车企竞争的重中之重。

 以提升能量密度为主要目标,动力电池行业进行着一轮又一轮的技术迭代。其中,固态电池是一大颠覆性的技术突破方向。今天南哥就跟大家聊聊固态电池。

 首先,固态电池有何特殊之处呢?

固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池,本质上仍是锂电池,其与现在的主流的动力电池区别就在电解液。

众所周知,现在的纯电动汽车采用的电池无非是三元锂电池和磷酸铁锂电池,传统锂离子电池的电解质却是液态,电池主要由正、负材料、电解液以及隔膜组成,而固态电池的电解质是固态,固态电解质替代了传统锂离子电池中的液体电解质和隔膜。

 固态电池的优势与劣势分别有哪些?

在传统的液态锂电池中,负极通常由石墨制成,这从根本上降低了能量密度,而如果用锂金属,它会与传统的液态电解质产生反应,导致锂枝晶的产生,它会穿透隔膜使电池短路,导致燃烧甚至是爆炸。

固态电池由于取消了电解液,变得更加安全,并且能够在负极使用高能量密度的锂金属,这就大大提高了能量密度这也意味着能够显著提升续航里程。

                                                       数据来源:德勤

讲完优势,再说说固态电池技术实现需要面临的难关。

在不使用电解液的情况下,固态电池的循环性能、倍率性能落后于液态电池。另一方面,新技术因为材料体系的更新、生产工艺成熟度不高、生产效率低等因素,在降低成本方面或仍需较长的时间。

固态电池仍处于早期发展阶段,短期来看,折中的半固态电池或许是较为理想的升级方案,全固态电池距离真正实现商用量产还有很长的路要走。但总体来说,全固态电池的发展前景是非常光明的,在未来有望替代现有锂离子电池。

 东吴证券一篇研报显示:半固态、固态电池为下一代锂电技术方向,目前仍处于实验室阶段,预计2030年后技术有望成熟,龙头均抢先布局。

近年来,全球范围内有多家电池企业以及车企在布局固态电池的研发和生产。比亚迪蔚来丰田、现代、宝马等车企皆有参与固态电池研究布局。

资料来源:前瞻产业研究院整理

 *上述企业仅作行业举例使用,不作为任何具体的投资建议,投资需谨慎

聊了这么多,相信大家对固态电池多少也有了一些了解。

 【答题有礼】

 固态电池的日益发展也逐渐得到各方的认可,你看好固态电池的日后发展吗?为什么?

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以上观点仅供投资者参考,不构成具体的投资建议,基金投资需谨慎。

精彩讨论

蓝山价投2022-07-20 09:29

支持南哥,固态电池相比传统电池具备两方面的重要优势,且对于新能源汽车而言更加适用。
一是安全性高,由于固态电池的电解质固态化,不含易燃易爆、易挥发等成分,可彻底消除电池因漏液引发的电池冒烟、起火等,以及在充放电过程中生成锂枝晶造成的安全隐患,被称为最安全电池体系。二是能量密度高,目前,市场上应用的磷酸铁锂电池单体能量密度约为120-140Wh,三元电池单体能量密度约为130-220Wh,而固态电池可提供的能量密度约为300-400Wh,远远超出传统的电池。

小手冰凉mai2022-07-20 09:25

南哥说的好,学习下,电解液换成了固态电解质,优势多多。
1.能量密度可以大幅提升。
以往因为担心高电压的正极材料和电解液溶解发生副反应,正极表面会发生不可逆相变而不敢采用。采用固态电解质后,就能使用提高电池能量密度的高电压正极材料,可使得能量密度显着提升,轻松超越 400Wh/kg。
2. 充电速度可以变得更快。负极决定电池的充电速度,而锂金属负极在电解液内无法稳定存在,采用固态电解质后,电解质不会与锂金属负极产生剧烈反应,可实现十分钟内快充、快放的功能,6C充放电妥妥的。
3.安全性更為提高。现有锂电池的电解液是可燃的,一旦泄露、挥发就容易造成电池起火。而固态电解质是不易燃的,即便隔膜刺穿,也不会泄露、挥发,安全性可大幅提高,三元锂电池不再被妖魔化。
4.低温不怕电量跳水。在低温下电解液黏度会变大,离子传导速度变慢,造成外电路电子迁移速度不匹配,电池出现严重极化,充放电容量出现急剧降低,采用固态电解质将不受低温环境所影响,以后在 -40℃也不怕亏电了。
5. 循环寿命更長。影响锂离子电池循环寿命就是锂离子数量在不断减少,锂离子在迁移到负极表面时,部分锂离子没有进入负极活性物质形成稳定的化合物,获得电子后沉积在负极表面成为金属锂,且不再参与后续循环过程,导致容量下降。固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固体电解质界面膜的问题,大大提升锂电池的循环寿命,理想状态为 45,000次。

全部讨论

2022-07-20 12:03

固态电池我认为还需要1-2年的时间,一是技术问题,二是成本问题,未来需要在安全问题上也得到更好的保障$电池30ETF(SZ159757)$

2022-07-20 10:41

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随着电池技术的发展,人们越来越注重电池安全性和能量密度的提升。目前,商用锂离子电池体系能量密度难以继续提高,且因其固有的安全性问题,使得锂离子电池发展遇到了瓶颈。采用固态电解质代替有机电解液是提高锂电池能量密度和安全性的有效途径之一。全固态电池采用不可燃的固态电解质和锂金属负极,大大提高了电池性能,成为电动汽车和规模化储能理想的化学电源。
固态电池的需求主要来自于动力电池、消费电池以及储能电池三个领域,我国固态电池的出货量与这三个领域的锂电池需求量及固态电池在这三个领域的渗透率息息相关。从锂电池技术发展的路径来看,液态锂电池能够实现的能量密度已经逐渐接近了它的极限,固态锂电池将是锂电发展的必经之路。

2022-07-20 09:20

固态电池是一种新兴技术。固态电池和传统锂电池最显著的区别在于电池内部的电解质的物理形态。目前在新能源汽车上最广泛使用的三元锂电池,一般由正极、隔膜、负极,再灌入电解液制造而成。下一代电源的固体电解质层,可以替代当前锂离子电池中的易燃液体溶液,实现更密集地存储能量。电解质还可以兼作电池的隔膜,这是锂离子电池的关键组件,可以减少火灾危险和所需原材料的数量。数据原型表明,与相同重量和体积的锂离子电池相比,固态电池可以存储多达80%的能量。具有较高能量密度的锂金属可以代替石墨
固态电池具备诸多优势,能够有效解决新能源汽车的环保和安全问题。一是固态电池大幅减少原材料的使用,其中铜和铝的使用将大比例下降,石墨和钴可以完全从原材料中剔除。二是固态电池更轻巧,可以像砌砖一样堆叠在墙上,使它们更容易安装到不同的汽车设计中。三是固态电池的里程数可大幅增加,由于其可在10分钟左右充满电,并具有更高的能量密度,因此与锂电池相比,可以提供两倍或更多的行程。此外,回收固态电池是一个更简单,更安全的过程。

2022-07-20 09:18

全固态电池被公认有望突破电化学储能技术瓶颈,满足未来发展需求的新兴技术方向之一。
固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。相比于传统电池,固态电池主要有体积小、能量密度高、更加安全三大优势。
固态电池还可以有效避免传统电池,特别是传统锂电池可能会发生的各种危险状况。比如,传统电池在大电流下工作可能产生锂枝晶,锂枝晶可能会刺破隔膜导致短路;电解液在高温下可能会出现燃烧现象。固态电池可以很好地避免上述情况的发生。

2022-07-20 09:14

固态电池能量密度和热稳定性能显著优于液体锂离子电池,具有远期商业化前景。固态锂电池主要由正极、负极、固态电解质构成,相对于液态锂电池,固态电池的优势:(1)使用固态电解质替代液体电解质和隔膜,固态电解质燃点非常高,提高电池热稳定性能;(2)固态电池的电压平台是5V,高于液态电池的4.3V,能够匹配高压电极材料,电池能量密度和比容量优于液态电池;(3)固态电解质不具有流动性,因此不存在漏液现象,简化电池成组设计,降低电池的重量和体积,能量密度有望突破300Wh/kg。近年来,下游应用领域的不断革新对锂电池行业提出了愈来愈高的要求,锂电池技术也由此不断进步,向更高的比能与安全性进发。从锂电池技术发展的路径来看,液态锂电池能够实现的能量密度已经逐渐接近了它的极限,固态锂电池将是锂电发展的必经之路。

2022-07-20 18:06

强烈看好,便捷快速方便