中國汽車工業協會發布數據顯示,今年前兩個月,新能源汽車的銷量為93.3萬輛,同比增長20.8%,每賣出三輛車,就有一輛是新能源汽車。目前,新一代的固態動力電池正在實現量產,這種固態電池和常見的鋰離子電池有什么不同?又有哪些新的突破?
浙江湖州的電池生產基地,擁有中國第一條高能量密度固態電池產線,這條生產線每分鐘會有16支電芯下線,這是動力電池的主要組成部分——動力電芯。與常見的鋰離子電池不同,這里生產的是一種半固態鋰電池。
這家動力電池廠建成投產不到一年,生產線就已經是滿負荷運轉。即便是24小時運作,依然不能應對紛至沓來的訂單。
湖州衛藍科技有限公司總經理 田啟友:到明年的第一季度,訂單才可能完全交付。
目前市面常見的電芯能量密度一般在每公斤270瓦時到320瓦時左右,而半固態電池的電芯每公斤可以儲存360瓦時的電能。電芯能量密度越高,意味著續航里程越長。
提升續航里程,是新能源電池追求的共同目標,傳統的鋰離子電池要用電解液傳輸能量,但電解液中的一種常用有機溶劑具有易燃性,一旦受到劇烈碰撞和擠壓,就有起火和爆炸的風險。所以,傳統鋰離子電池受安全性的制約,一直很難有大幅度提升。如何在提升新能源電池能量密度的同時兼具安全性?這是全球新能源電池專家們一直想要破解的難題。
把電解液轉化為固態電解質,會使新能源電池不易燃燒、不易爆破,而且耐高溫高壓。眼下,全球都在爭相研發固態電池。
然而,從液態到固態,看似只是電解質不同,但要想做出來絕非易事。正極、負極、電解質、隔膜,電池內所有的組成部分都要完全打破傳統,重起爐灶另開張。湖州的這條產線也并非全固態電池,他們稱其為固態電池的1.0版。
湖州基地生產的固態電池,是中國科學院物理研究所研究員李泓帶領團隊研發出來的。最近半年,李泓總要往返于北京和湖州之間,和大家一起解決生產過程中面臨的突發問題。
中國科學院物理研究所研究員 李泓:湖州基地是我們最重要的動力電池生產基地,是固態電池、混合固液電池的一個起點,應該說是邁出了最重要的第一步。
李泓告訴記者,中國的固態電池研究已經走過了40多年的歷程,在這個過程中,科學家們反復試錯、不斷迭代。
中國科學院物理研究所研究員 李泓:現在正在做的是固態電池的1.0版,是基于混合固液電解質的想法,基于原位固態化的解決方案,在正極、負極、隔膜和電芯里邊引入了固態電解質。
固態電池被視為下一代電池技術的重要方向,吸引了全球各國的研究機構和企業的關注。目前,中國在固態電池的研發和生產方面走到了世界前列。就在半固態電池投入量產的同時,科研人員又向固態電池2.0版發起挑戰。
在北京懷柔,中科院物理所先進固體電池工程研究中心里,科研人員正在忙著檢測一種全新的固態電解質材料,這種材料準備注入未來的固態電池中,讓固態電池在提升能量密度的同時更安全。
科學家們提出的目標是將固態電池的能量密度提升到每公斤400瓦時。如果這個目標實現,未來不僅是汽車,直升機也可以變成電動,而且汽車可以做到充電10分鐘行駛500公里。
目前,新能源已經進入爆發式增長階段,電池作為提供動力的核心部件,更是被稱為新能源汽車的“心臟”。不僅如此,隨著風光等清潔能源的發展,與之搭配的儲能電池也將成為促進可再生能源并網應用、改善峰谷用電矛盾的重要力量。
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