固態電池技術果真市場化了？

時間:2020-07-08 08:32來源:中國電池聯盟 作者:龍闕
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       2020年Q2，電動汽車交付市場，特斯拉交了一份漂亮的“答卷”，9萬多輛新車的成績，遠超7.2萬輛的預期；推遲的高考，也如約而至。先在這里，祝愿所有學子“金榜題名”，“馬踏長安”！
 
       由于銷量過盛，特斯拉不得不像供應商LG化學提出增加電池采購的需求。為此，LG化學韓國吳倉工廠，還需要改造產線以滿足特斯拉的需求。此外，特斯拉還與松下擴大了在內華達的生產規模。
 
       不過，特斯拉在追加、擴產的同時，卻取消了在柏林工廠生產電池的計劃。毋庸置疑，產銷兩旺的特斯拉，此時選擇縮減柏林工廠的規模，應該是受疫情的影響。
 
       電動化進程發展到今天，當動力電池發展面臨三元材料和磷酸鐵鋰路線走到技術天花板的窘迫之際，固態電池技術路線被看成是下一個動力電池風口。從鋰電“市場霸主”中日韓，到“技術之王”美利堅，再到“后起之秀”歐洲列國，無一不是蠢蠢欲動，試圖占領固態電池的戰略高地。
 
       但是，從行業各大企業戰略布局來來看，不論是日本的豐田和松下，還是國內的寧德時代和贛鋒鋰業，或者是車企巨頭特斯拉、大眾、寶馬等放出的信息，固態電池商業化的大好局面似乎已經到來。而事實上，現實是骨感的。
 
       固態電池研究始于上個世紀八十年代，迄今為止還只是在第一步打轉，仍舊處于實驗室研究階段。即便是越過了實驗室階段，也要經歷一輪又一輪的小試、中試，攻克諸多生產技術和工藝等方面的難關，才可以最終實現產業化。
 
       誠然，電池技術的進步，需要全產業鏈相互協調和配合才能完成。在當下與其配套的設備、工藝等還不成熟，甚至連技術路線都不確定，生產設備都沒有的情況下，談論固態電池的商業化顯然為時尚早。電池生產工藝和設備難題，赫然成了牽絆電池技術路線發展的問題之一。
 
       以鋰電池為例，生產工藝及其復雜，大致可分為極片制作、電芯制作和電池組裝三個工段，而極片制作工藝又包括電極漿料制備、電極漿料涂布、輥壓、分切、極耳焊接等工序；電芯制造工藝又主要包括卷繞或疊片、入殼封裝、注入電解液、抽真空并封裝等；電池組裝工藝主要包括化成、分容、組裝、測試等。
 
       固態電池作為鋰電池的一種，拋開芯片制造的難度不談，鋰用作負極材料的制備，堪比芯片制造的難度，因為鋰極容易與空氣中的氧氣和水分發生反應，且還不耐高溫，這就給固態電池的生產組裝和實際應用中帶來了極大的困難。
 
       以硫化物固態電解質為例，因為硫化物基固態電解質對空氣極為敏感，特別容易氧化，稍微遇到一點水氣還容易產生硫化氫這樣的有毒氣體，這意味著其生產環境的控制將十分苛刻，需要隔絕水分與氧氣，并且還會產生有毒氣體。
  
       然而，理論上硫化物電解質的生產環境需要嚴格隔絕水分和氧氣，但在實際操作中幾乎不可能，因為硫化物難免不和空氣中的水分反應生成硫化氫氣體，所以這種電解質必須采用冷壓技術在惰性氛圍下進行生產。而這樣制造出來的電解質，微觀層面仍有空隙和晶界空格，無法做到完全致密，這樣充電循環過程中鋰枝晶就在會空隙中生成，最終導致電解質破碎，電池短路。
 
       再比如，在薄膜型氧化物電解質的制造中，由于傳統的涂布法無法控制粒子的粒徑與膜厚，成膜的均勻性比較低，只有真空鍍膜法才能夠較好保持電解質的均勻性。所以，薄膜型固態電池產品多采用真空鍍膜、磁控濺射、脈沖激光沉積、化學氣相沉積等方法生產，對設備要求極高，制備工藝也很復雜，不利于大規模生產，導致生產效率低下，成本高昂。所以，目前即使是少數商用的薄膜型固態電池，也都只是用在對價格極其不敏感的航空航天、以及心臟手術領域。
 
       此外，固態電池的生產流程、工藝方式和傳統鋰電池也是完全不一樣的，雖然理論上固態電池和當下鋰電池在封裝技術上大同小異，但電解質膜片和正負極極片的制備上卻是全新的。例如，制備固態電解質或正極材料，需要采用射頻濺射、射頻磁控濺射等各種濺射技術，甚至用3D打印技術；制備金屬鋰負極需要采用真空熱氣相沉積技術。而這些技術如何實現大規模應用，目前也是重大挑戰。
 
       推動電池技術發展，提高電池生產水平，最近簡單，也是最笨的辦法，自然是提升電池從業人員的制造技能水平。為了更好的推行電池制造職業技能等級制度，進一步落實國務院《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020 年）》的要求，健全電池制造技術技能人才評價體系，完善電池制造職業崗位規范，全面提高電池制造職業從業者專業水平，中國電子節能技術協會、中國綠色供應鏈聯盟電池專委會、中國電子節能技術協會電池專委會將于8月在蘇州舉辦國家電池行業職業等級評價（高級）培訓，現面向全國招生。
 
       本屆培訓班邀請國內著名專家講課，主要涉及目前熱門的氫燃料電池、動力鋰離子電池技術、鉛酸電池技術、電池材料、電池應用技術、儲能電池、電池設備、電池回收再生、電池梯次利用技術、電池材料、電池檢測等專題，內容充實、新穎、實用。
 
       培訓范圍主要涉及目前熱門的氫燃料電池、動力鋰離子電池技術、鉛酸電池技術、電池材料、電池應用技術、儲能電池、電池設備、電池回收再生、電池梯次利用技術、電池材料、電池檢測等專題。
 
       培訓對象主要包括電池產業鏈的企事業單位負責人、技術領導；企事業單位負責生產、研發管理人員、標準化體系管理人員、檢測/采購/運行等相關部門負責人員；應用領域的有關負責人和相關業務人員；涉及電池管理系統、咨詢、研究、檢測服務及第三方機構等相關人員；各級政府負責新能源電池和綜合利用工作的領導及管理人員；希望系統學習電池相關知識，提高新能源電池領域專長的位以及中、高等院校相關專業的師生等均可報名參加學習。
 
       培訓內容主要包括國家政策專題、電池生產基礎知識專題、電池生產工藝及安全生產專題、電池生產設備專題、電池品質管理與檢測專題、行業與技術發展專題等，細分為鋰離子電池政策專題、鉛蓄電池政策專題、氫燃料電池政策專題、電池應用領域政策專題、鋰離子電池行業標準專題、電化學基礎知識及電池基本原理、電池技術及工藝未來發展趨勢等。
 
       此外，為保障國家（或國家行業）標準編制工作的順利開展，使各標準參編單位明晰標準編制的有關要求，由中國電子節能技術協會團體標準電池回收標準工作組受理，電池聯盟提出的“動力鋰電池回收設備通用技術要 求”等5項團體標準項目計劃現已下達（具體標準見附件一）為保證項目完成質量，現面向社會征集項目計劃參編單位，有關事項如下：
 
       一、參編單位資格條件：參編單位應在動力鋰電池回收設備制造領域具有較高的行業知名度。
 
       二、參編單位享有的權利與義務：有權在項目中列入企業名稱及項目起草人姓名；享有優先參與本項目制修訂工作的權利；參編單位需照要求按時參加項目編制定的各項工作，并按時完成工作組分配的 項目工作任務。
 
       三、申請要求：企業按照要求填寫好回執表（見附件）并加蓋公章于2020年7月20日前將回執表反饋至工作組。
 

       聯系方式： 

 

       中國電子節能技術協會電池專委會

       地址：北京市海淀區復興路34號院25號樓 

 

       聯系人：齊老師

       電話：15004658813

       郵 箱：2251217746@qq.com

       dccl@www.69gh.com

 

       中電能協團體標準電池回收標準工作組 

 

       聯系人：楊老師

       電 話：13522352490
       郵 箱：997444040@qq.com

 

       附件一：標準制定情況表

 

 
       附件二：參編單位回執表
 

(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 固態電池 電池技術
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