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    人物〡陳立泉院士:解決續航/安全難題 發展固態電池成為趨勢

     來源:本站原創 作者:佚名 發表日期:2018/1/6

     

    高工導讀:把發展動力電池作為一個長期戰略,實現新能源車市場產銷的可持續增長,中國動力電池贏得全球話語權的時間將不遠矣。

    新能源汽車快速發展有兩個問題,一個是續航里程,一個是安全。

    近期的問題我想說硅碳負極現在很多企業都在做,第一個專利是物理所申請的,這是全世界認可的,我們希望能夠用上,所以我們從500毫克納米硅,到500公斤去年用了17年的時間。

    而從實驗室的文章到產業化是有相當長的距離,我希望以后不要再出現17年的時間,希望能夠架起一座橋梁,就是實驗室和企業能夠怎么樣對接。

    但是現在突然國家這么一個指標,一定要有三元材料,所以現在企業做原材料公司都宣稱可以做三元材料,但是三元材料有問題,所以要完成這個指標也不是那么容易的事情,所以這是近期的一個工業。

    除了近期的工作應該現在開始考慮中期和長期的,負極只能用金屬,用金屬鋰電做負極,正極的話可以含鋰,也可以不含。

    那么另外鋰硫電池肯定是目前也在考慮,那么下一步使用的話可能比較快一點,然后再下一個是鋰空氣電池,鋰空氣電池,金屬鋰做負極,固體電解質。

     
    液體電解質電池,是我們大家都很熟悉了。能量300瓦時每公斤,但是超過500是不可能的。

    為了解決這個安全性的問題,也是有很多辦法,安全性跟容量有關系,容量越大,安全性越差。這個安全性的指標比較高,它的電壓是2V,充電可以充到更高一點,那么電壓越高,安全越差。

    另外個改善安全性就是固態電池,它的電解質也兩種,一種是聚合物,另外一種無機材料。特別是我要強調聚合物,現在有人說做成世界上第一個固態電池,它不是聚合物,它里面是含了液體的。

    同時,要考慮鋰硫電池,鋰硫電池一個問題就是中間產物是多硫化物,由于穿梭效應達到金屬鋰負極使之失去活性。

    解決方案是采用固體電解質,還有一個鋰空氣電池是開放體系,空氣電池是開放的,開放的空氣里頭有水分,有二氧化碳,如果說是用液體電解質的話,吸到水肯定不行,如果二氧化碳馬上形成碳酸鋰,碳酸鋰就沉淀,所以一定要用固態電解質。

    博世公司2015年做了一個預判,能量密度是現有產品的兩倍以上,成本更低,一輛用目前的電池只行駛100邁,用固體電池后可行駛200邁。豐田2020年要開始銷售全固態電池的電動車,那么據說,充電時間可以減少,但是我一直沒查到,它的電池體系,它計劃2020年開始銷售,現在應該已經開始在研究了。

    那么固態電池用的固體電解質目前有兩大類,一大類無機的,一類是高分子類的。

    還有兩種材料,一個是反鈣鈦礦,現在也建了一個團隊,它的電導率比鋰硫低。這有個問題,就是鈦是要變色的。

    所以有人說,這個材料在鋰的固體電解質里面沒法用,但是,這個材料并不排除可用。

    那么目前還有一種是磷酸鹽的材料,這是我們目前實驗室正在研究的工作,所以這五類材料可以用的,應該說這五類材料里頭有我們中國人的貢獻,還是值得欣慰的一件事情。

    聚物電解質有很重要的優點,機械強度、柔性,容易加工,特別是可以加工成薄膜,高分子材料PEO,鋰鹽,用的固體材料就是磷酸鋰氯,混起來以后,做成這種薄狀的東西,這個是實物,有柔性的,這是文獻里頭的工作。

    如果用它來做個固體電池的話,是金屬鋰做負極,正極材料是用的磷酸鐵鋰,它包了碳。

    這是國外幾個工作,一個用薄膜做,這個是固體電解質是非晶態的,這是氧化硅、氧化鋰,可以買得到的,這個是例子,循環已達三萬多次,就是薄膜電池應該說是還是可以的。

    博世公司收購的這家公司叫CEEO,它的電子樣品是38瓦時的,每公斤是200瓦時,并不是很多,他的輸出電壓是3.42V,希望預計2017年能夠做到每公斤300瓦時。

    這是日本的第一個全固態電池,它是用鈷酸鋰做正極,硫化物做電解質,石墨做負極。這是韓國的,也是用的硫化物,負極也是石墨類。 法國的這款車的電池就是剛才說的用金屬鋰做負極,磷酸鐵氯做負極的,電池Pack是100瓦時。

    這是我們物理所做的一個固態電池的一個大體情況,我們的思路是盡量利用現有固體鋰離子電池的設備、工藝來做固態鋰電池,這是所用材料的情況,這是薄膜,這是它的能量密度,從310-390瓦時每公斤,到800-900wh/L,這是電池的情況。

    這個是另一個研究所做的,他們做新能源材料,一種新的電解質PPC,能量密度可以做到每公斤250瓦時,五次穿針沒有事故。它在海事上已經應用了,最近他們把它用到一個樁子做深海實驗,深度超過7000米,其中6次超過10000米,所以我國是世界第二個國家能夠做出在深海應用的固態電池,第一個大家都知道是日本。

    所以這個工作好像在中央臺也報道了,所以不詳細講了,我想今天的介紹情況就是這樣,我希望,固態電池能夠極大的改善安全性能量密度大大提高,支持固態電池研發和產業化,鋰電池產業從跟跑到領跑,發展共享EV,促進EV推廣應用。(文章來源:網易)

    [責任編輯:admin] 
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