卫蓝新能源徐航宇:固态电池将从差异化竞争逐步扩大应用范围

科技总是有心情 2024-07-01 13:59:01

摘要:结合氧化物和聚合物固态电解质的优势,卫蓝新能源已实现混合固液电池的产业化,产品应用于小动力、新能源汽车、储能等领域。

2024固态电池产业生态圈企业家峰会现场

电池百人会-电池网6月28日讯(常青 林音 江苏苏州 图文直播)6月28日,固态电池行业盛会——2024固态电池产业生态圈企业家峰会在苏州相城举行。本届论坛由中关村新型电池技术创新联盟、电池百人会、苏州市新时代工商管理企业家联合会新能源专委会主办,本次盛会汇聚全球产学研金用等各界力量,围绕“新技术 新赛道 新力量”这一主题掀起头脑风暴,共同探讨固态电池技术的最新进展、面临的挑战、解决方案及未来的发展趋势,推动其商业化进程,搭建起深度沟通、合作的桥梁和纽带。

北京卫蓝新能源科技有限公司研发总监、博士徐航宇

28日上午,北京卫蓝新能源科技有限公司研发总监、博士徐航宇在论坛上做了题为《固态电池开发现状及发展前景思考》的主题演讲,分享了混合固液电池、固态电池未来展望等,电池网摘选了其部分精彩观点,以飨读者:

徐航宇讲道,固态锂电池按电解质的组成分类主要分为混合固液电解质锂电池和全固态电解质锂电池。

目前,固态锂电池已在世界范围内引发广泛关注,现有的全固态锂电池技术路线主要分为聚合物固态锂电池、薄膜固态锂电池、硫化物固态锂电池、氧化物固态锂电池等,这些路线基于不同类型的固态电解质,都有各自的优缺点。

聚合物固态电解质质轻、具有柔性、易于加工,干法和湿法制造工艺均能兼容,量产的工艺难度最低,但其材料的电化学窗口往往不高、室温界面离子传输差;法国Bollore集团2011年就实现了小规模量产,但电池难以具备商业价值;尽管聚合物电解质是研究最早、最广泛的体系,但从70年代到现在始终缺乏理想的聚合物电解质材料。

基于LIPON的薄膜全固态锂电池早在上世纪90年代就已经产业化,但其制备全流程依赖于真空镀膜,只能制备单层/双层电池单元,容量在μAh/mAh级别,不适合动力、储能等领域;

硫化物固态电解质离子电导率高、高温下倍率性能出色,但高离子电导率的硫化物材料往往对空气中的水分和大部分极性溶剂敏感,且电芯制造需要通过等静压设备施加几百兆帕的压力,成本较高。 日立造船通过静电丝印制造的硫化物全固态电池可在-40-100℃放电,已获芯片设备商订单,但受限于其特殊工艺,电芯最大只能做到1Ah。

“总的来看,当前单一固态电解质材料难以满足全固态电池需求”,徐航宇表示,针对这一难题,将液态电解质和固态电解质的优势相结合是一种解决方案,早在2016年,日本东芝就报道了将LLZO氧化物电解质和凝胶聚合物电解质结合的混合固液电池。

混合固液电池的开发策略主要是在弥补单一电解质材料短板的同时,兼容传统液态锂电池的大部分工艺设备,目前探索出的可行策略包括活性材料表面包覆固态电解质、隔膜或电极表面/内部引入固态电解质、将液体电解质原位转化成固态电解质等。

结合氧化物和聚合物固态电解质的优势,卫蓝新能源已实现混合固液电池的产业化,产品应用于小动力、新能源汽车、储能等领域。

在小动力领域,兼顾高比能和高功率的混合固液电池已在十几个国家和地区销售;在动力电池领域,360Wh/kg混合固液动力电池已批量交付蔚来汽车,整车实测续航超过1000km,针对充电模的≥350Wh/kg软包电池,以及高比能高功率大圆柱电池也在开发中;在储能方面,卫蓝新能源已服务于发电侧、电网侧、用户侧的多家企业,混合固液储能电池已有百兆瓦时级应用。考虑到传统液态锂离子电池已经产业化33年,混合固液电池还在产业化初期,无论是在小动力领域兼顾更高的比能量和功率特性,还是在新能源汽车上突破1000km,都是在走差异化竞争的策略。

资料显示,卫蓝新能源成立于2016年,是中国科学院物理研究所固态电池技术唯一的产业化平台,是由中国工程院院士陈立泉、中科院物理所研究员李泓、原北汽新能源总工俞会根共同发起创办,融合了电池材料、电芯、系统等领域的高精尖人才。聚焦于高能量密度、高安全、高功率和宽温度范围适应性的混合固液电解质电池和全固态电池产品。从产能布局来看,目前,卫蓝新能源已拥有北京房山、江苏溧阳、浙江湖州和山东淄博四大基地,2027年规划产能超过50GWh。

材料体系的更新迭代是电池综合性能提升的根本,固态化是未来重要的发展趋势。卫蓝目前对于硫化物全固态电池和基于聚合物复合电解质的全固态电池均有在开发。此外,政府对于我国全固态电池的开发也给予了大力支持。

值得一提的是,发展可再生能源、规模储能、电动汽车和智能电网是优化我国能源结构、保障能源安全的国家战略,也是实现2030碳达峰、2060碳中和的主要技术路径。

在徐航宇看来,“固态电池将推动第三次能源革命。”

徐航宇总结道,固态电池将成为未来电化学储能技术发展的核心趋势;混合固液电池率先量产,全固态电池商业化将晚于混合固液;混合固液电池大多聚焦氧化物和聚合物,全固态电池路线仍然存在分歧;固态电池将从差异化竞争开始,逐步扩大应用范围,并为我国的能源事业贡献绵薄之力。

(以上观点根据论坛现场速记整理,未经发言者本人审阅。)

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