发布于：2018/7/10 9:42:06 | 375 次阅读
一、固态锂电池概述
全固态锂电池，是一种使用固体电极材料和固体电解质材料，不含有任何液体的锂电池，主要包括全固态锂离子电池和全固态金属锂电池，差别在于前者负极不含金属锂，后者负极为金属锂。
在目前各种新型电池体系中，固态电池采用全新固态电解质取代当前有机电解液和隔膜，具有高安全性、高体积能量密度，同时与不同新型高比能电极体系（如锂硫体系、金属－空气体系等）具有广泛适配性，可进一步提升质量能量密度，从而有望成为下一代动力电池的解决方案，引起日本、美国、德国等众多研究机构、初创公司和部分车企的广泛关注。
二、固态锂电池的优势及目前存在的技术缺陷
相比于传统的锂离子电池，固态锂电池具有显著优点：
（1）高安全性能：传统锂离子电池采用有机液体电解液，在过度充电、内部短路等异常的情况下，电池容易发热，造成电解液气胀、自燃甚至爆炸，存在严重的安全隐患。而很多无机固态电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，聚合物固体电解质相比于含有可燃溶剂的液态电解液，电池安全性也大幅提高。
（2）高能量密度：固态锂电池负极可采用金属锂，电池能量密度有望达到300～400Wh／kg甚至更高；其电化学稳定窗口可达5V以上，可匹配高电压电极材料，进一步提升质量能量密度；没有液态电解质和隔膜，减轻电池重量，压缩电池内部空间，提高体积能量密度；安全性提高，电池外壳及冷却系统模块得到简化，提高系统能量密度。
（3）循环寿命长：有望避免液态电解质在充放电过程中持续形成和生长SEI膜的问题和锂枝晶刺穿隔膜问题，大大提升金属锂电池的循环性和使用寿命。
（4）工作温度范围宽：固态锂电池针刺和高温稳定性极好，如全部采用无机固体电解质，操作温度有望达到300℃，从而避免正负极材料在高温下与电解液反应可能导致的热失控。
（5）生产效率提高：无需封装液体，支持串行叠加排列和双极机构，可减少电池组中无效空间，提高生产效率。
（6）具备柔性优势：全固态锂电池可以制备成薄膜电池和柔性电池，相对于柔性液态电解质锂电池，封装更为容易、安全，未来可应用于智能穿戴和可植入式医疗设备等。
尽管全固态锂电池在多方面表现出明显优势，但同时也有一些迫切需要解决的问题：
对于全固态电池的研发来说，解决上述问题的在于固态电解质材料发展以及界面性能的调控与优化。
三、固态锂电池的技术路径和研究热点
3．1 固态电解质材料技术路径
电解质材料的性能很大程度上决定了电池的功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能及使用寿命。常见的固态电解质可分为聚合物类电解质和无机物电解质两大类。
聚合物固态电解质
由于聚氧乙烯（PEO）相比于其它聚合物基体具有更强的解离锂盐的能力，且对锂稳定，因此目前研究热点以PEO及其衍生物为主。
聚合物电解质润湿电极能力差， 活性材料脱嵌锂必须通过极片传输到电极表面进行， 使得电池工作过程中极片内活性物质的容量不能完全发挥，将电解质材料混入电极材料中或者替代粘结剂， 制备成复合电极材料， 填补电极颗粒间的空隙， 模拟电解液润湿过程， 是提高极片中锂离子迁移能力及电池容量发挥的一个有效方法。PEO 基电解质由于结晶度高，导致室温下导电率低，因此工作温度通常需要维持在 60～85℃，电池系统需装配专门的热管理系统。此外，PEO的电化学窗口狭窄，难以与高能量密度正极匹配，因此需对其改性。
目前成熟度的BOLLORE的PEO基电解质固态电池已经商用，于英国少量投放城市租赁车，其工作温度要求60～80℃，正极采用LFP和LixV2O8，但目前Pack能量密度仅为100Wh／kg。
无机固体电解质
无机固态电解质主要包括氧化物和硫化物。氧化物固体电解质按照物质结构可以分为晶态和非晶态两类，其中研究热点是用在薄膜电池中的LiPON型电解质。
以LiPON为电解质材料制备的氧化物电池倍率性能及循环性能都比较优异，但正负极材料必须采用磁控溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积等方法制成薄膜电极，同时不能像普通锂离子电池工艺一样加入导电材料， 且电解质不能浸润电极， 使得电极的锂离子及电子迁移能力较差，只有正负极层都做到超薄，电池电阻才能降低。因此， 无机LiPON 薄膜固态锂电池的单个电池容量不高，不适合用于制备Ah级动力电池领域。
硫化物固态电解质由氧化物固态电解质衍生而来，由于硫元素的电负性比氧元素小，对锂离子的束缚较小，有利于得到更多自由移动的锂离子。同时，硫元素半径大于氧元素，可形成较大的锂离子通道从而提升导电率。目前三星、松下、日立造船＋本田、Sony都在进行硫化物无机固态电解质的研发。但空气敏感性、易氧化、高界面电阻、高成本带来的挑战并不容易在短期内彻底解决，因此距离硫化物电解质的全固态锂电池最终获得应用仍有很远距离。
总之，无机固体电解质发挥单一离子传导和高稳定性的优势，用于全固态锂离子电池中，具有热稳定性高、不易燃烧爆炸、环境友好、循环稳定性高、抗冲击能力强等优势，同时有望应用在锂硫电池、锂空气电池等新型锂离子电池上，是未来电解质发展的主要方向。
3．2 界面性能的调控与优化
固体电解质存在与电极间界面阻抗大，界面相容性较差，同时充放电过程中各材料的体积膨胀和收缩，导致界面容易分离等问题。使用锂金属负极也存在固相接触阻抗大，界面反应，效率低等问题。目前解决的主要方向如下：
四、固态锂电池的产业化进展
4．1 国外巨头纷纷布局固态锂电产业
为使锂电池具有更高的能量密度和更好的安全性，国外锂离子电池厂商和研究院所在固态锂电方面开展了大量的研发工作。日本更是将固态电池研发提升到国家战略高度，2017年5月，日本经济省宣布出资16亿日元，联合丰田、本田、日产、松下、GS汤浅、东丽、旭化成、三井化学、三菱化学等国内产业链力量，共同研发固态电池，希望2030年实现800公里续航目标。
法国Bollore公司的EV“Bluecar”配备其子公司Batscap生产的30kwh金属锂聚合物电池，采用Li－PEO－LFP材料体系，巴黎汽车共享服务“Autolib”使用了约2900辆Bluecar，这是世界上首次用于EV的商业化全固态电池。丰田开发出全固态锂离子电池，能量密度为400Wh／kg，计划在2020年实现商业化；松下的固态电池能量密度相对提高了3～4倍；德国KOLIBRI电池应用于奥迪A1，目前尚未商业化应用。
此外，三星、三菱、宝马、现代、戴森等数家企业也都通过独自研发或组合并购等方式加紧布局固态电池的储备研发。丰田宣布与松下合作研发固态电池；宝马宣布与SolidPower公司合作研发固态锂电池；博世与日本的GSYUASA（汤浅）电池公司及三菱重工共同建立了新工厂，主攻固态阳极锂离子电池；本田与日立造船建立的机构已研发出Ah级电池，预计三年后量产。
4．2 国内以研究机构主导涉足固态锂电产业
我国对固态锂电的基础研究起步较早。在“六五”和“七五”期间，中科院就将固态锂电和快离子导体列为重点课题，目前5个研发团队分别取得了不同进展。此外，北京大学、中国电子科技集团天津18所等院所也立项进行了固态锂电电解质的研究。
国内在进行固态锂电开发的企业包括CATL、国珈星际（珈伟股份）、江苏清陶能源、台湾辉能、中航锂电等。CATL以硫化物电解质为主要研发方向，采用正极包覆解决正极材料与固态电解质的界面反应问题，目前聚合物锂金属固态电池循环达到300周以上，容量保持率达82％。清陶能源研发高固含量的全陶瓷隔膜和无机固体电解质，目前已与北汽开展合作进行中试。国珈星际采用材料基因组技术，通过高通量测试技术确定聚合物固态电解质的组成。此外，如赣锋锂业、比亚迪、万向123等也都宣布布局固态电池领域，但大部分企业仍处于“口头研发”阶段。
五、固态锂电池产业展望
目前固态电池有两条研发方向，一条是锂离子电池的固态化，这个方向其他行业有成熟的方案，但是嫁接到锂电池还需要二次研发。固态电解质国外量产的企业凤毛麟角，国内一家也没有，一定程度上制约了固态电池的研发进度。日本实验室成功研发出的凝胶态电池，国内高校和科研院所早有样品，但大多停留在能量比达标、循环只有几百次的水平，加上成本很高，良率很低无法量产。
另一条技术研发方向是金属固态电池，最常见的是锂硫电池。当电解质换成固体之后，锂电池体系由电极材料－电解液的固液界面向电极材料－固态电解质的固固界面转化。固固之间无润湿性，其界面易形成更高接触电阻，电池循环性就会变差，充电不可能很快。锂硫电池的生产环境为真空，一旦混入氧气就会爆炸，这给设备企业带来非常大的挑战。
全固态锂电池作为替代传统锂电的未来电池技术方向之一，吸引了众多国内外研究机构和企业进行研发，但是在固体电解质材料、界面性能优化、电极材料选择以及成本、工艺上还有相当长的路要走，不论是生产工艺制程、或是生产线的周遭环境都需要大量的资本投入和严格参数控制，对后进的初创公司而言，要从实验室走到量产线的路很长很远很昂贵。当然，面对其巨大的商业价值空间，一定还会有更多类似宝马一样的商以及电池企业投入其中，相信随着研发技术的推动和深入，固态电池产业化步伐将逐步加快。
近年来智能网联汽车快速发展，新技术不断涌现，与相关产业融合度持续提升，正在推动全球汽车产业发生深刻变革。为应对此种形势，欧、美、日等汽车工业发达国家和地区都加大了智能网联汽车的国际标准法规协调的参与力度，在联合国世界车辆法规论坛(UN/WP.29)和国际标准化组织(ISO)层面，智能网联汽车相关国际标准法规协调活动正快速推进。 为更有效地支撑上述组织的国际标准法规协调活动，2017年全国汽车标准
0215jiejie
|
发布于：2022-12-01
0评论
0赞
据苹果官网，苹果推出搭载M2芯片的新款iPadPro。 11英寸wifi版起售价为799美元，wifi+蜂窝网络版起售价为999美元；12.9英寸wifi版起售价为1099美元，wifi+蜂窝网络版起售价为1299美元。
0215jiejie
|
发布于：2022-10-19
0评论
0赞
全球五大车展之一巴黎车展时隔四年再度启幕。在这场被视为“全球汽车行业风向标”的盛会上，国内外汽车品牌云集，长城汽车、比亚迪等再次领衔中国汽车出海。 长城汽车欧洲区域总裁孟祥军表示：“欧洲是长城汽车最重要的海外市场之一，巴黎车展是长城汽车向欧洲市场展示GWM品牌和产品的最佳机会。长城汽车正在研究汽车行业碳排放的整个生命周期，到2025年，将推出50多款新能源产品，全力支持可再生能源使用，为全球用户
0215jiejie
|
发布于：2022-10-19
0评论
0赞
针对通配烟弹厂商的一系列诉讼的结果，将对生产通配烟弹的品牌未来在电子烟行业的发展产生深远影响。 10月1日，《电子烟强制性国家标准》正式实施，中国电子烟监管全面生效。而在电子烟行业进入规范化、法治化阶段前夕，一场围绕着通配烟弹的争论在行业里发酵。 “通配”是电子烟从业者约定俗成的概念。换弹式电子烟由烟杆和烟弹组成，“通配”烟弹指的是非品牌商生产、可与品牌烟杆匹配使用的烟弹。多位业内人士表示，被
0215jiejie
|
发布于：2022-10-19
0评论
0赞
采用金属感应引脚，专用于大电流应用中进行精确测量 全新分流电阻器专为电池管理系统、大电流工业控制和电动汽车充电站 提供高可靠性、高成本效益的解决方案 美国柏恩Bourns全球知名电子组件领导制造供货商，宣布新增12款CSM2F系列功率分流电阻器，扩展其产品组合。全新系列采用铆接通孔金属传感引脚，可满足大电流应用中对电压测试点精确定位日益增长的需求。最新型Bourns?CSM2F系列分流电阻器
0215jiejie
|
发布于：2022-10-18
0评论
0赞
元宇宙是个筐，啥都往里装，但区别在于有的像聚宝盆，有的像垃圾桶。国庆假期刚结束，中青宝“90后”董事长李逸伦便亲自上阵，玩起了元宇宙婚礼。靠着老板首秀和代言，中青宝顺势推出“MetaLove元囍”App，正式进军元宇宙婚礼赛道。 就产品而言，如同其他元宇宙产品，李逸伦的元宇宙婚礼“新奇与吐槽齐飞”：有人说是有趣的尝试，有人则认为像QQ炫舞结婚系统。要知道，QQ炫舞是一款推出了十余年的老游戏。
0215jiejie
|
发布于：2022-10-13
0评论
0赞
截至8月末，中国5G基站总数达210.2万个，中国5G发展已经进入下半场。随着5G加速融入千行百业，互动直播、vCDN、安防监控等场景率先大规模落地，车联网、云游戏、工业互联网、智慧园区、智慧物流等场景也快速走向成熟，这些更大流量、更低时延、更高性能的场景涌现，对边缘计算的刚性需求势必爆发。 GrandViewResearch预测，即使在新型冠状病毒肺炎疫情肆虐全球的背景下，边缘计算和5G网络市
0215jiejie
|
发布于：2022-10-13
0评论
0赞
商务部回应美商务部升级半导体等领域对华出口管制并调整出口管制“未经验证清单”
商务部新闻发言人10日就美商务部升级半导体等领域对华出口管制并调整出口管制“未经验证清单”应询答记者问。 有记者问：近日，美国商务部在半导体制造和先进计算等领域对华升级出口管制措施。同时，在将9家中国实体移出“未经验证清单”过程中，又将31家中国实体列入，请问中方对此有何回应？ 对此，商务部新闻发言人回应称，中方注意到相关情况。首先，通过中美双方前一阶段共同努力，9家中国实体zui终
0215jiejie
|
发布于：2022-10-13
0评论
0赞
今年1月，奔驰带来了VISIONEQSS概念车，其中控台采用了一块完全无缝的47.5英寸曲面显示屏，横贯整个A柱，令人印象深刻。今天，TCL华星正式官宣与奔驰达成合作，并认领了VISIONEQSS上这块全球首款横贯整个A柱曲面的车载显示屏。 根据TCL介绍，这款显示屏采用了完全无缝的超薄一体化设计，将仪表盘、中控与副驾娱乐显示融为一体，并能够与3D实时导航系统相辅相成。 同时，这块显示屏还采用
0215jiejie
|
发布于：2022-10-12
0评论
0赞
国庆假期后首日开盘，上证综指时隔5个月再次失守3000点，与此同时，半导体板块也再度走低，其中，北方华创、雅克科技等个股跌停。10月11日早盘期间，半导体板块持续下挫，北方华创、雅克科技再度跌停。截至下午收盘，北方华创、雅克科技维持跌停状态，华海清科、拓荆科技-U、盛美上海、清溢光电、海光信息的跌幅则超10%。同日，半导体板块中的119只个股中超五成呈现下跌趋势。 在半导体板块遭遇下挫的同时，北
0215jiejie
|
发布于：2022-10-12
0评论
0赞
//评论区