寶馬工程師:業(yè)界都在攻關(guān)固態(tài)電池,但鋰離子電池還將持續(xù)使用很多年

2022/12/6 15:55:38 來(lái)源:IT之家 作者:問(wèn)舟 責(zé)編:問(wèn)舟

IT之家 12 月 6 日消息,寶馬承諾,下一代電動(dòng)汽車(chē)將帶來(lái)近 1000km 的續(xù)航里程,同時(shí)充電速度也能提升 30%,成本更低,碳排放量顯著減少。

寶馬公司的一位頂級(jí)電池工程師認(rèn)為,未來(lái)這樣的日子可能屈指可數(shù),如果不加入一些“改變游戲規(guī)則”的東西,比如硅,我們可能已經(jīng)接近鋰離子電池目前所能做的極限,但他認(rèn)為鋰離子電池哪怕是在未來(lái)很多年后也依然會(huì)是一種廣泛使用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

寶馬第六代電池的能源、性能和壽命主管西蒙?埃哈德 (Simon Erhard) 表示,“從能量密度的角度來(lái)看,我想說(shuō),我們已經(jīng)看到了工業(yè)化應(yīng)用中鋰離子電池化學(xué)成分的最佳配比”,“我認(rèn)為它已經(jīng)達(dá)到了頂峰?!?/p>

埃哈德認(rèn)為,電池開(kāi)發(fā)的“下一個(gè)大的歷史節(jié)點(diǎn)”可能會(huì)是固態(tài)電池。他透露,寶馬最近在慕尼黑開(kāi)設(shè)的電池制造能力中心正在與歐洲頂級(jí)學(xué)術(shù)人才合作研究和開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。

此外,寶馬和福特也是初創(chuàng)公司 Solid Power 主要投資者。他們希望成為第一家將該技術(shù)商業(yè)化的公司。這意味著該公司首款固態(tài)電池將應(yīng)用于福特或?qū)汃R車(chē)型上。當(dāng)然,許多其他車(chē)企也正在研究這項(xiàng)技術(shù),例如通用、本田、大眾、現(xiàn)代和豐田。

埃哈德表示,事實(shí)上,汽車(chē)行業(yè)的很多研發(fā)工作都是圍繞著鋰離子電池的完善和擴(kuò)展展開(kāi)的。

他認(rèn)為,盡管工程師們可以對(duì)目前的鋰離子電池進(jìn)行各種改變以拓展續(xù)航里程、化學(xué)成分和壽命,但要想做出大的提升已經(jīng)越來(lái)越難,而寶馬等汽車(chē)制造商更需要以成本效益的方式實(shí)現(xiàn)其積極的電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)售和脫碳目標(biāo)。

埃哈德稱(chēng):“如果你想要一個(gè)平衡良好的系統(tǒng)大規(guī)模推向市場(chǎng),我認(rèn)為現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了頂峰。”對(duì)于目前上路的寶馬和即將推出的“Neue Klasse”電動(dòng)汽車(chē),他表示仍基于鋰離子電池,但他認(rèn)為這種情況可能在未來(lái)十年內(nèi)發(fā)生改變。

埃哈德說(shuō):“大概 10 年后,英國(guó)都是固態(tài)電池了,但現(xiàn)在,在未來(lái) 3 到 5 年甚至 8 年內(nèi),我們還是要依賴(lài)于鋰離子電池技術(shù)。然后,從我們的角度來(lái)看,從 2030 年開(kāi)始,將會(huì)出現(xiàn)一種可操作的全固態(tài)電池。但目前要想實(shí)現(xiàn)固態(tài)半導(dǎo)體的工業(yè)化,并為大規(guī)模的市場(chǎng)應(yīng)用做好準(zhǔn)備,還需要時(shí)間?!?/p>

IT之家了解到,目前動(dòng)力電池領(lǐng)域排名第一的寧德時(shí)代此前表示他們已經(jīng)在固態(tài)電池研發(fā)方面深耕多年,目前處于第一梯隊(duì),公司已經(jīng)可以做出固態(tài)電池樣品,但是距離實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池商業(yè)化還有很遠(yuǎn)的路要走。

除此之外還有一大批企業(yè)已經(jīng)準(zhǔn)備好推出半固態(tài)電池,例如衛(wèi)藍(lán)新能源(蔚來(lái))的混合固液電解質(zhì)電池最早可以在今年年底亮相;國(guó)軒高科此前已經(jīng)發(fā)布了 360Wh/kg 半固態(tài)電池產(chǎn)品,而且計(jì)劃年底裝車(chē);贛鋒鋰業(yè)此前表示公司的第一代固態(tài)電池已在 50 臺(tái)東風(fēng)風(fēng)神 E70 完成首發(fā)交付。

我國(guó)新能源車(chē)制造商目前主要采用液態(tài)電池。然而,在未來(lái)五年依靠現(xiàn)有的三元電池,能量密難以實(shí)現(xiàn)高于 350Wh/kg 的目標(biāo),無(wú)法達(dá)到國(guó)家要求。另外,磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向高鎳三元過(guò)程中,許多車(chē)企出現(xiàn)電池自燃事故。

固態(tài)電池可以解決能量密度和安全問(wèn)題。固態(tài)電池與目前主流的傳統(tǒng)鋰離子電池最大的不同在于電解質(zhì),其使用的是固體電解質(zhì),替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜。

對(duì)比液態(tài)鋰電池,固態(tài)電池具備以下優(yōu)點(diǎn):

  • 固態(tài)電池將液態(tài)電解質(zhì)替換為固態(tài)電解質(zhì),大大降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)。

  • 固態(tài)電池電化學(xué)窗口可達(dá) 5V 以上,高于液態(tài)鋰電池(4.2V),允許匹配高能正極和金屬鋰負(fù)極,大幅提升理論能量密度。

  • 固態(tài)電池可簡(jiǎn)化封裝、冷卻系統(tǒng),在有限空間進(jìn)一步縮減電池重量,體積能量密度較液態(tài)鋰電池(石墨負(fù)極)提升 70% 以上,達(dá)到 500Wh/kg

同時(shí),固態(tài)電池也有一定的劣勢(shì),比如其快充性能并不佳,以及在循環(huán)過(guò)程中物理接觸會(huì)變差,影響其使用壽命。另外,固態(tài)電池的制備工藝也非常復(fù)雜。

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