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万向一二三苏敏:固态电池科学问题与产业问题齐头并进

作者:电池网

摘要:万向一二三股份公司电芯材料研发部总监、博士苏敏表示,中国的固态电池相关专利以及对应的文章,目前已经占到35%以上,这个数量使中国的专利文章占据了全球第一,中国的固态电池开发已经进入炽热阶段,科学问题与产业问题齐头并进。

万向一二三苏敏:固态电池科学问题与产业问题齐头并进

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。

万向一二三苏敏:固态电池科学问题与产业问题齐头并进

万向一二三股份公司电芯材料研发部总监、博士苏敏

28日下午,万向一二三股份公司电芯材料研发部总监、博士苏敏在论坛上做了题为《固态电池研究现状与发展趋势》的主题演讲,分享了固态电池行业现状、问题与挑战等,电池网摘选了其部分精彩观点,以飨读者:

“固态电池的开发已经进入炽热阶段,科学问题与产业问题齐头并进。”苏敏讲道。

资料显示,万向一二三成立于2011年,有数十年的行业积累,产品主要为低压节能电池、高压动力电池和储能系统,在低压领域已处于全球前列。

苏敏提出,传统的液态电池面临着非常大的安全隐患问题,怎么实现一款安全的、高能量密度的电池技术,也是行业各位专家和各位同仁正在努力的目标。

根据电解液含量的不同,锂电池一般分为液态电池,半固态电池和全固态电池,一般液态电池在低于270Wh/kg下安全性还是可以的,对于半固态电池通过对电解质和正负极、隔膜的改性后在能量密度300-400Wh/kg下也可以达到一定的安全程度,对于400Wh/kg甚至更高能量密度下,尤其是在达到更高密度下金属锂负极的引入,全固态电池则是最优的选择。

苏敏强调,无论半固态以及全固态都有它的最适配能量密度,不存在某一类技术是唯一的必优解,是动力电池不同量密度下的不同的电池安全技术手段,殊途同归。

另外,对于全固态电池,苏敏表示,其实它的安全性是最高的。全固态电池按照固态电解质的类型分为三类:聚合物、氧化物和硫化物。其中,硫化物电池被业内认为是实现终极安全的有效技术手段,但是也面临很多问题。它的优势是在三种电解质里面,离子电导率是最高的除此之外,它的缺点也比较明显,成本较高,空气稳定性也较差。虽然说硫化物电池本征是安全的,但是在电池制备过程中,对人员操作来说带来更高的挑战,尤其是制备过程中一旦出现硅基化电解质的失效和硫化氢的释放,会带来操作人员的安全问题。

从另外一个角度看,氧化物和硫化物都属于无机的固态电解质,在电池中的表现,尤其是锂的传输角度看,是刚性的点状接触。当电池在循环过程中尤其是负极侧,在循环过程中出现膨胀或者粉化,正极侧出现颗粒的开裂,都会影响锂离子传输,阻断或者改变它的传输路径,从而引起整个电池的寿命受影响和电池的工艺性能大打折扣。

除了全固态电池,苏敏还介绍了聚合物固态电池,这类电解质有一定的弹性,和正负极都有较好的界面接触。现在业内都在采用有机-无机的复合技术,将无机的固态电解质和有机固态电解质进行复合,最终实现1+1>2的效果。

此外,从固态电池的专利和发表的文章来看,站在公司层面,LG新能源、丰田汽车等在专利数量上占据很大优势。中国这边不仅有一些企业的专利在申请,高校和科研院所也有大量专利发表出来,这就意味着中国的固态电池技术已经从实验室走向产业化的转化。回归到整个国家层面看,中国的固态电池相关专利以及对应的文章,目前已经占到35%以上,这个数量使中国的专利文章占据了全球第一,中国的固态电池开发已经进入炽热阶段,科学问题与产业问题齐头并进。

从整个装车进程看,半固态电池装车进程远大于全固态电池。半固态电池方面,2022年东风E70已经开始了示范运营,2023年、2024年蔚来、上汽也推出了半固态电池的汽车。苏敏认为,在2025年,量产上车还是以半固态电池为主,2025-2027年全固态电池会处于产业化准备过程中,2028-2030会逐渐实现一定的批量能力。

苏敏强调,在这几年里,真的需要各行各业的同仁和专家共同努力,攻破全固态电池的技术问题和产业化问题。

据介绍,万向很早就已经在布局固态电池技术,公司一直坚持“安全是检验一款锂电池的金标准”的理念,布局了三代固态电池。第一代和第二代是原位固化的凝胶固态电池,目前已达到350Wh/kg的能量密度,具备可量产的能力。

最后,苏敏总结道,安全是判定一款电池产品的金标准,无论是半固态、准固态还是全固态技术,都是解决高比能需求下电芯安全隐患的一种殊途同归的技术手段。固态电池优势和弊端棱角分明,科学化和产业化双管齐下,如何去实现需要全行业共同努力。

(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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