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重大突破!美国刚完成实验室测试,我国企业就已经量产锂金属电池

2022-10-18 [1150]

近日,中美同时曝出一种高能量密度锂金属电池的技术突破,不同之处在于,美国只是完成实验室测试,而中国不仅完成实验室测试,而且已经建成生产线,并在6月份就已经开始量产。按照500Wh/kg的能量密度计算,一辆安装能量密度仅140Wh/kg、续航510公里的比亚迪元Plus纯电汽车在换成这种电池后,续航将轻松突破1500公里!

9月19日,据《科技日报》报道,一种“改变游戏规则”的电动汽车(EVs)新电池,可在3分钟内充满电,使用寿命可达20年,很快就会应用在新车上。位于美国马萨诸塞州沃尔瑟姆的初创公司Adden Energy已经获得了许可证和515万美元的资金,以大规模制造适合电动汽车的电池设计。

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Added Energy公司生产的锂金属电池

据报道,这项新技术是由哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的华裔科学家李鑫(音译)和同事们研发的,这是一款锂金属电池,而不是市场上已经采用的锂离子电池。

9月20日,央视《朝闻天下》播出重磅消息:一条具有竞争力的自动化锂金属电池制造产线宣布在合肥正式启用。此次启用的产线实现了新一代锂金属电池能量密度500 Wh/kg的重大突破。

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*截图

看到这两则新闻,很多网友觉得不可思议:有没有搞错?美国的锂金属电池才刚刚完成研发测试,准备量产,我国就已经建成生产线,开始量产锂金属电池?

在这里可以肯定地告诉大家,这个新闻是真的!不必怀疑,接下来简要分析。

一、锂金属电池生产线建造成本不低,技术难度不小,没人会投巨资炒概念。

*的这家量产锂金属电池的企业是我国本土企业盟维科技公司,技术背景十分强大,有兴趣可自行了解。

据报道,盟维科技公司研发的450 Wh/kg锂金属电池早在两年前就已经实现商业化量产交付,实验室中还有能量密度超过550Wh/kg的锂金属电池。能量密度是磷酸铁锂电池和三元锂离子电池的2倍以上。

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液态电池和固态电池结构示意图

近年来,动力电池确定技术突破的消息很多,但很多却没有后续报道。实际上这是很正常的现象。

电池被研发出来后才刚刚开始,必须经过各种测试,包括能量密度、充放电功率、充电时间、低温电量损失百分比、安全性、循环使用寿命等指标的测试。很多电池虽然能够满足能量密度设计指标,但在其他方面关键参数却并不能满足设计指标,自然无法走出实验室。这就给人一个印象:经常有新的电池技术突破,却很少真正量产。

锂金属电池属于固态电池,电解质不是易燃易爆液态电解质,而是不可燃固态电解质,安全性自然比液态电池更好。目前,业内*固态电池研发的难点在于固态电解质材料的锂离子电导率偏低、固/固界面接触性和稳定性差、金属锂反复充放电的循环性问题、以及制造成本偏高。如何解决这些技术难点十分考验智慧,因此固态电池技术难度远高于液态电池,生产线建设成本十分高昂。

据路透社9月5日报道,辉能科技公司计划投资80亿美元(约合555亿元人民币),建设固态锂电池生产基地。工厂总产能将达到120 GWh,预计在未来十年内全部建成。

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盟维科技锂金属电池产线和创新实验室揭牌仪式

虽然我们不知道我国电池研发企业盟维科技公司建成的这条锂金属电池的成本是多少,但预计成本不低。因此,如果不能量产,没有人愿意投巨资建设生产线。很显然,盟维科技公司量产的这款锂金属电池已经通过实验室各种测试,各项关键技术指标是符合量产要求的。

二、锂金属电池这么好,为何6月开始量产至今,仍未有手机、汽车使用?

据了解,现有汽车动力电池主要是两种液态电池,分别是磷酸铁锂电池和三元锂离子电池,前者能量密度140~160Wh/kg,优点是安全性相对更好,后者能量密度180~210Wh/kg,优点是能量密度相对更高。然而,即便采用能量密度更高的三元锂离子电池,纯电汽车的续航里程也仅有700公里左右,如果开空调,续航里程将下降至500公里左右。想要从根本上解决续航里程难题,那只能放弃已经接近极限的液态电池。

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采用磷酸铁锂电池的比亚迪汉EV续航里程为605公里

目前业界普遍认为固态电池将会取代液态电池。这是因为固态电池在能量密度、充电速度、安全性、循环使用寿命等关键指标方面相比液态电池均有很大优势,有兴趣可自行了解。

既然固态电池优势这么大,为何在6月份就开始量产的锂金属电池至今仍未用在手机和汽车上?

其实主要原因还是太贵!

业内有一种说法是全固态电池的成本比当前的锂电池高4倍以上。伊维经济研究院研究部总经理、中国电池产业研究院院长吴辉认为,因为没有量产,所以没法去比较成本,但是现在这些半固态电池的成本都在1元/WH以上,而液态锂电池电芯的成本大约现在0.7~0.8元/WH(以三元为主)。

目前尚不知道这款锂金属电池的具体售价,但鉴于它也属于固态电池,预计成本不会低到哪去。因此,现阶段,这种固态电池不大可能被用在手机上和汽车上。

当然,大家也不必失望,很多东西一开始成本都十分昂贵,但是一旦大规模量产上市,经过多迭代,成本将快速下降。将来这款电池有望将逐步用在手机和汽车上。

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*内容

三、虽然现阶段固态电池成本太过高昂,难以装车使用,但半固态电池明年将装车上市。

按照业界估计,固态电池要到2030年左右才会发展成熟,成本才会降低到大众车型可接受范围。然而,半固态电池现阶段的技术就已经成熟,已有车企开始采用。

5月28日,我国科技企业国轩高科第十一届科技大会在安徽合肥举行期间,发布了备受关注的单体能量密度为360瓦时/公斤(Wh/kg)的半固态电池,实验室中已有400Wh/kg的半固态电池原型。国轩高科表示,该固态电池今年将实现装车,并且搭载半固态电池的车型,电池包电量达到160千瓦时(kWh),续航里程长达1000公里,车辆百公里加速时间仅为3.9秒。

据报道,国产纯电汽车蔚来ET7搭载了款150kWh半固态电池,能量密度达360Wh/kg,CLTC标准下续航超过1000km。不出意外的话,明年就将上市。

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蔚来ET7纯电汽车

事实上,国内车企早已开始自研或者与其他企业合作研发固态电池,宁德时代、国轩高科、比亚迪等企业均曝出相关专 -利,这些企业均有很强的研发实力,每年的研发投入也高得惊人,而且不少已有令人惊叹的技术成果,有兴趣可自行了解。总之,国内众多高科技企业都眼馋前景十分广阔的固态电池市场,纷纷加大研发力度,堪称百花争艳。

综上所述,最近媒体曝光的盟维科技公司锂金属电池新闻是可信的!留给燃油汽车的时间不多了,一旦固态电池技术在2030左右发展成熟,燃油车性能将被纯电汽车碾压,*失去竞争优势。

 

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