2017年五大极具前景电池技术进展盘点 未来将颠覆市场

锂电大数据 2018-01-03

一个领域最前沿的技术将引领一个行业未来的发展方向,而制约新能源汽车市场发展的重要瓶颈正是电动汽车的续航里程及安全问题,作为核心动力的动力电池也就显得尤为重要。目前传统的锂离子电池已然不能满足需求,新能源车企、电池企业及科研界都在积极投入研发新型电池技术。


下面盘点5大极具前景电池技术的相关进展。一旦任何一种新电池技术取得技术突破,成功实现商用,都将颠覆整个市场。当然,所有的理想都不是一蹴而就的事情,新技术的实现同样如此。

1、固态电池

液态锂离子电池能量密度极限在350Wh/kg,而全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液,不仅有望从根本解决电池安全性问题,而且量产能量密度能够达到500-600Wh/kg,被公认为下一代锂离子电池技术。

宝马:近日,宝马宣布与电池技术公司Solid Power建立新的合作伙伴关系,开发并计划商业化电动汽车的固体电池技术。

本田:近日,据外媒报道,本田汽车表示,公司正在考虑为电动车研发能量密度大的新一代全固态电池,从而满足排放标准要求。本田发言人Teruhiko Tatebe表示:“我们很早就已经对全固态电池展开研究,但目前我们还没有与其他车企进行研发合作。”日本共同通讯社报道称,本田和日产均在研发全固态电池电动车,对此,日产没有立即做出回应。

丰田:丰田多次在公开场合表示,有望在2020推出搭载固态电池的电动汽车产品。外界疑问是有与资本合作伙伴马自达共同研发?10月25日,丰田首席安全技术官员Kiyotaka Ise在东京车展上对记者说:“我们正在同马自达合作建立电动汽车技术公司,但我们也将在丰田内部继续研究固态电池技术。”

菲斯克:电动汽车制造商在11月递交了一款固态电池申请专利的文件。菲斯克专利文件显示,其新开发的固态电池能量密度是锂电池的 2.5 倍,且单次充电 1 分钟,续航里程长达500英里(805公里)!其计划在2023年前将该电池商业化应用。

赣锋锂业:12月6日,赣锋锂业公告披露,公司拟设立全资子公司浙江锋锂,以自有资金不超过2.5亿元投资建设第一代固态锂电池研发中试生产线。据公告,该项目建设期2年,将建设一条年产亿瓦时级的第一代固态锂电池研发中试生产线,开展第一代产品在新能源汽车用户的推广和市场投放。

此外,松下、大众、三星、三菱、现代、戴森、宁德时代等数家企业都在加紧布局固态电池的储备研发。

2、石墨烯电池

石墨烯被称为“黑金”、“新材料之王”,有学者曾说:“19世纪是铁器的时代,20世纪是硅的时代,21世纪是碳的时代。”而石墨烯就是碳的代表材料。

三星电子:11月27日,据《韩国先驱报》报道,三星电子今天宣布,公司已开发出了石墨烯电池技术,在提高电池容量的同时能够把充电速度提升到现有标准的5倍(充满电仅需12分钟)。根据描述,这种基于石墨烯材料的电池容量比目前市面上的电池高出45%。石墨烯是碳的一种形式,被视为应用于电池的完美材料,因为它的电子迁移率约为硅的140倍。

浙江大学:浙江大学科学家用石墨烯膜作为正极材料,研发出一种新型的铝-石墨烯电池。这种电池寿命超长,能在极短时间内充满电,在零下40℃到120℃的温度范围内都能正常工作。这项创新为铝离子电池的实用化指出了重要方向。

3、燃料电池

燃料电池发展的主要障碍就是成本高、制氢过程复杂,整个加氢和供氢的配套网络则需要从头建设。常用的燃料除氢气外还有甲醇、联氨、烃类及一氧化碳等。

其中,氢燃料电池成为与锂电池相抗衡的一大技术路线,具有零排放、长续航、加氢时间短等特性,但是也面临氢气制造、存储的销量与安全性问题以及催化剂金属铂的稀有方面。

丰田:氢燃料电池车Mirai已经在海外量产上市。

本田:旗下车型Clarity Fuel Cell最大的技术亮点,是全球首次实现将燃料电池动力总成集成在发动机舱内,如同燃油车一样。

上汽大通:推出了氢燃料电池车FCV80,采用燃料电池系统为主、动力电池为辅的双动力源,最长续驶里程可达500公里,售价为130万元,目前补贴之后的实际购买价为30万元。

4、锂电池快充

在2016年底的新能源汽车补贴方案调整中,“3C-5C、5C-15C、15C+”三个档次的快充倍率,可分别获得0.8倍、1倍、1.4倍补贴,由此刺激了锂电企业对于快充的研发进度。

东芝:2017年10月,日本东芝公司宣布开发出新一代电动车专用锂电池,快充仅需6分钟。传统电动车锂电池快充30分钟也只能充到约80%的电量,新一代锂电池快充仅需6分钟就能充到90%的电量,且在零下10度的低温环境下仍能快速充电。目前东芝已进行了50Ah的原型电池测试,经过5000此的充放电测试、10°气候考验等,不过要让成品正式上路还要等到2019年,原因在仍能有许多潜在性问题等待测试。

宁德时代:在正极方面开发了“超电子网”技术,增强磷酸铁锂的电子导电性能,可达三元材料的1000倍;在负极石墨表面,采用了“快离子环”技术修饰,修饰后的石墨兼顾超级快充和高能量密度的特性,快充时负极不再出现副产物;具备4C-5C快充能力,实现 10-15分钟快充充电,并能保证系统级别70wh/kg以上的能量密度,实现10000次的循环寿命。热管理方面,宁德时代搭载自主研发的热管理系统,充分识别固定化学体系在不同温度和SOC下的“健康充电区间”做到“全气候”的快充。

沃特码:在正极材料方面,使用的粒径更小的100nm~300nm磷酸铁锂,而市场上普遍的磷酸铁锂粒径在300~600nm之间,这样锂离子将拥有更快的迁移速度,能够更大倍率的电流进行充放电。在负极材料方面,沃特码也是采用粒径更小的人造石墨进行碳包覆:小粒径有利于锂离子的脱离和嵌入;碳包覆能对电池的循环寿命进行优化改善;微孔的碳结构有利于电解液的吸附和保液从而起到改善循环寿命的作用。

5、锂空气电池

锂空气电池在业界被称为终极充电电池,正极为空气,负极为金属锂,能量密度是传统锂电池的十倍。与其它金属空气电池相比,锂空气电池具有更小的体积、更轻的重量、更高的工作电压、更高的比能特性等特性。

三星电子:据外媒11月10日报道,韩国三星电子将开发面向纯电动汽车(EV)的第三代充电电池。据了解,一次充电的续航距离将达到目前动力电池的近2倍,计划以此来对抗在纯电动汽车用第二代充电电池开发上先行一步的丰田汽车。三星力争2030年之前将锂空气电池推向实用化,但前路似乎依然漫长。

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