全球主力市场电动车渗透率概况
图片来源:Marklines
注1:新能源车销量数据为EV+PHEV两种动力总成的数据
注2:新能源车渗透率=对应国家新能源车销量/对应国家汽车总销量
PART 01
固态锂电池发展前景
锂离子电池最早由索尼公司于1991年实现商业化量产。经过多年的发展,如今锂离子电池已广泛应用于3C消费电子、新能源汽车、电动两轮车、电动工具等领域中,成为二次电池中最具代表性的种类。
按照电芯封装方式,锂离子电池通常分为圆柱、方形和软包三种。圆柱和方形锂离子电池的外壳均为金属硬壳,软包锂离子电池的外壳则为铝塑膜。
圆柱、方形、软包锂离子电池的结构
图片来源:华泰研究
封装方式单体性能
对比分析
封装方式系统性能
对比分析
在3C消费电子领域,软包可谓一枝独秀;而在新能源汽车领域,三种形态的锂离子电池均占有一席之地。
然而,不管哪种形态的锂离子电池,其内在的材料和电化学体系并没有根本的差别,均以PE/PP多孔膜隔开正负极,并注入电解液以形成锂离子通路。
易燃的液态电解液成为锂离子电池安全性的短板,尽管工程师们做了诸多努力,电动车自燃的事故仍时有耳闻。
锂离子电池热失控机理
图片来源:Energy Storage Materials
能否有效解决当下锂离子电池的安全问题呢?答案是肯定的。正如马斯克推崇的第一性原理,我们可以去掉易燃的电解液和PE/PP隔膜,用难燃的固态电解质来代替,即固态锂电池。
除了安全性彻底改观,附带的好处还包括:能量密度提升,充电速度加快。这些改进直击用户痛点,固态锂电池因此有望在新能源汽车、消费电子等领域全面取代当前的液态电解质锂离子电池,发展前景令人期待。
从液态电池到固态电池,典型分类方法和性能特征
图片来源:Chemical Reviews
PART 02
固态锂电池四大电解质技术路线
目前,业界比较看好的固态电解质,包括氧化物型、硫化物型、薄膜型和聚合物型。采用不同类型的固态电解质的固态锂电池,性能上各有长短,其核心工艺也有所不同。
四种类型固体电解质优缺点比较
图片来源:科研云
四种类型固体电解质对应固态电池的
核心工艺
图片来源:Chemical Reviews
尽管仍存在固态电解质界面阻抗大,量产一致性和良率需提升等一系列问题,国内外一众研究机构和科技公司正加速入场,相关专利数亦如雨后春笋般快速涌现,固态锂电池已处在量产化的前夜。
固态锂电池开发的世界地图
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