固态电池有三大主流技术路线:聚合物固态电池、氧化物固态电池、硫化物固态电池,其中,硫化物在全固态电池中发展潜力最大,这也是日韩主要聚焦于硫化物固态电池的根本原因。
硫化物固态电池好在哪里?
硫化物电导率最高,兼具加工性能,具有以下优势:
(1)由于硫原子具有较大的原子半径、较小的电负性以及较低的锂离子结合能,硫化物与氧化物、聚合物等离子导体相比一般有更高的锂离子电导率,部分硫化物电导率甚至达到或超过了传统液态电解液。
(2)硫化物具有较低的密度。在相同的厚度条件下,硫化物相对更低的密度能有效地减少重量,从而带来更高的重量能量密度。
(3)硫化物具有较低的硬度,挤压过程中更加容易变形,因此,其致密度更容易提升,其与阴阳极活性材料的接触相对会有所改善,从加工性能的角度上讲也更加便捷。
虽然硫化物固态电池很好,但是硫化物技术路线最领先的日韩尚且处于研发和试制阶段,现阶段也只是在小批量生产。而制约硫化物固态电池产业化的主要局限在于:材料技术、制备技术还不够成熟,生产成本过高。
日韩产业界在硫化物固态电池领域做出了哪些成就呢?
刚迈入2024年,日本大型电池企业Maxell就宣布开发出了具备传统方形电池容量25倍的圆柱形全固态电池,该款电池就是基于“硫化物系”材料研发而成。
去年,包括丰田、日产、松下、日立造船、LG新能源、三星SDI等日韩大型企业可以说是争相发布了其在硫化物固态电池领域取得的成就。
2023年7月,丰田正式宣布,已经发现了克服电解质体积变化导致全固态电池循环寿命较短这一难题的新技术,其研发的全固态电池充电不到10分钟即可行驶约1200公里。
2023年2月,日产汽车欧洲研发高级副总裁大卫·莫斯表示,日产汽车已经成功开发出全固态电池,将大大提高存储和电力传输的效率,相比锂电池,不仅能够节省50%的成本,还能将能量密度提高一倍,充电速度也将提高三倍。
2023年3月,日本工业设备大厂“日立造船”在2023年推出了第3款全固态电池试作品AS-LiB,容量可以达到5000mAh。
2023年12月,松下首次公开快充全固态电池,10%充到80%只需3分钟。
三星SDI继2023年3月全固态试产线竣工后,于6月生产硫化物系全固态电池样品,目前位于首尔南部水原研发中心的固态电池试点生产线(S-line)已完工,正在进行全固态电池材料的验证。
等等,在这里就不一一列举了。归根结底,日韩已经走上了一条不归路,日本更是举国之力开发固态电池,尽管前路艰辛,也必须硬着头皮走下去,期待日韩尽早突破技术难关,实现固态电池量产,当然更希望的是我国能够提前一步实现固态电池的产业化。
参考来源:
提升25倍!电池巨头推新品,硫化物固态电池为何“受宠”?.DT新材料
固态电池3大技术路线,及日韩/欧美/中国最新研发进展一览!.银创智库
中日韩欧的固态电池路线之争.知产力
日经中文网、粉体网等
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