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中国科学院物理研究所李泓:先进电池是我国双碳战略和电动中国战略发展的关键支撑技术

时间:2024-01-28 来源:医用液态氧
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  3月27日,中国科学院物理研究所研究员李泓在2022中国电动汽车百人会发言指出,先进电池是我国双碳战略和电动中国战略发展的关键支撑技术,在生产、生活、国家安全方面都有很重要的应用,在这些应用领域,高能量密度电池、高功率密度电池、高安全性、长寿命的电池是最重要的先进技术。

  欧、美、日、韩各国政府现在格外的重视动力电池的研究和产业布局。在2020年,欧洲支持了“2030电池创新路线图”,美国制定了“美国锂电池2021—2030国家发展蓝图”,日本制订了第三期的“电动汽车创新电池开发”的项目,特别是还支持了以丰田为核心牵头单位的针对电动汽车的全固态电池的研发项目,韩国也发布了“2030二次电池产业高质量发展战略”,可以说各国政府格外的重视在动力电池前瞻技术方面的研发布局和产业布局。

  全世界的范围内,无论是基础科学研究的团队,还是产业团队,都认为将容易燃烧的液态电解质用不容易燃烧的固态电解质替代形成全固态电池的解决方案具有高的安全性,理论上也具有高的单位体积内的包含的能量和功率密度。

  固态电池有可能是在以下一些方面具有优点:首先是能够充电到更高的电压,正极材料不容易析氧,负极可以含有金属锂,不容易和锂持续地发生副反应,也不容易热失控,不容易胀气,高温稳定性高,支持内串。这些优点使得固态电池的电芯有可能具备本质安全的特性,可以把电芯容量尺寸做大、单位体积内的包含的能量提高、模组集成效率提高,允许更高的充放电倍率,也允许高温运行,支持绝热和自加热的热管理。电芯做大以后也方便植入多元传感器,同时具有超长的循环寿命,没有跳水的现象。另外特别一点,因为固态电解质没有持续的副反应,整个材料体系对杂质不敏感,同时也更方便地支持干法电极的工艺,有可能简化后段的化成和老化工艺,也更方便地支持预锂化工艺,来提升生产效率,明显降低电池的成本,这是全固态电池具备的可能的优点和优势。

  但目前不一样的全固态电池还存在着很多的技术挑战,包括四大类的全固态电池。聚合物全固态电池主体问题是,只能在高温下运行,同时不耐氧化,只能跟磷酸铁锂正极来匹配,因此单位体积内的包含的能量较低。薄膜全固态电池,大容量的电芯比较难以制作,同时制造成本比较高。硫化物全固态电池,有很高的离子电导率,也是全球关注的焦点,但目前硫化物材料空气敏感、成本比较高,同时在正极和负极内部固固接触比较差。氧化物全固态(电池),电解质陶瓷片容易脆裂,界面电阻高,大容量电芯很难制备。因此,尽管全球对全固态电池高度的关注和高强度的研发,但依然存在着很多技术挑战,目前正在不断的发展各类技术去改善全固态电池面临的问题。

  固态电池慢慢的变成了全球范围内研究的焦点,包括日本多家团队、美国初创公司,以及加拿大、韩国、欧洲的团队,各个国家都在发展硫化物全固态、固态金属锂电池以及聚合物固态电池等。中国的初创公司,结合了液态电解质容易量产的优点,以及固态电池更安全的一些特点,发展了混合固液电解质的这个技术路线。这种技术路线的选择不同于日本和韩国的硫化物,也不同于美国的金属锂负极,更加容易量产,也能显著地提高现有液态电解质锂离子电池产品的安全性。而且这些初创公司的技术发展已达到了接近量产的阶段。因此我们说,尽管日本、韩国、欧洲、美国在全固态电池方面研发和产业布局比较早,但是中国因为选择了混合固液电池的路线而率先实现固态电池的规模量产。

  在全固态电池中以及固态电池的核心,是要解决材料一系列的核心问题,对硫化物电解质来说,最难解决的、最要解决的就是降低生产制造的成本、提高空气的稳定性。中科院物理所、长三角物理研究中心的吴凡团队,在过去三年一直在致力于发展空气中稳定的、水稳定的硫化物电解质,并且取得了非常显著的进展。采用这种水稳定的、空气稳定的硫化物电解质已经研制出了全固态电池,具有比较好的正极材料的容量发挥,为开发硫化物及全固态电池奠定了最重要的基础。

  在全固态电池中很重要的一点是要解决力学的特性,希望在充放电过程中能够在正极和负极的界面保持非常好的界面的接触,因此大家都提出来要发展复合的电解质。中科院青岛能源所的崔光磊团队开发了硫化物电解质和PEGMEA(聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯)复合的原位聚合的固态电解质,具有比较高的离子电导率,而且具有比较低的界面电阻,相当程度上解决了界面在循环过程中接触不好的问题,因此获得了比较好的循环性,降低了内阻。

  为了实现固态电池的量产,需要打造一个产业链。针对高比能的电池我们应该进一步的去优化和开发新的正极材料、负极材料、电解质材料、预锂化材料、超级粘结剂、导电添加剂、以及新一代的金属沉积的集流体,同时开发新的前段、中段和后段的工艺,以及实施智能化工厂,将极致制造和极简制造结合在一起,形成下一代的工业4.0级的固态锂离子电池产业链。

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  1月16日,美国全固态电池企业SolidPower宣布,公司已进一步深化了与SKOn的合作伙伴关系,达成了三项新的合作协议:研发许可、产线安装和电解质供应。预计这些合作协议将为SolidPower带来大约5000万美元的收入。SolidPower表示,这些新的合作协议将扩大SolidPower在韩国的业务,强化双方在固态电池领域

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  翔丰华1月15日在投资者互动平台表示,公司时刻关注行业前沿动向与发展的新趋势。公司已与清陶能源签署战略合作协议,双方约定将在固态/半固态电池高比容负极材料关键研发技术、供应等方面达成全面战略合作,具体合作进展请关注公司公开披露信息。

  1月10日,中固时代(北京)新能源科技有限公司(以下简称中固时代)与乌鲁木齐经开区(头屯河区)签订投资协议,将投资建设固态锂电池系统项目。据悉,2024年,中固时代将在经开区(头屯河区)投资建设年产2吉瓦时的固态锂电池系统项目,一期项目预计投资约9000万元,有望上半年投产。后期将逐步扩大投

  2024年的第一个月尚未过半,海外已频频传来固态电池技术“突破”的消息。日本电池企业Maxwell开发出圆柱形全固态电池,容量达到200毫安时,比传统方形电池容量高出25倍,且在耐热性和循环寿命等方面都具有优良表现,样品最早可于本月出货。美国固态电池公司QuantumScape宣称,其固态电池通过了大众集团

  星源材质1月11日在投资者互动平台表示,业内一致认为,在中长期内,液态电池和半固态电池将是未来电池市场的主体,二者均需要用隔膜。公司对下一代电池技术的发展从始至终保持密切关注,并积极进行研发技术、知识产权专利及市场端的布局。目前公司已为FREYRBatteryNorwayAS等客户供应半固态电池隔膜,

  1月9日上午,总投资50亿元的重大内资项目——国机巨电半固态电池项目开工仪式在江苏如东经济开发区(高新区)举行。项目由中国机械工业建设集团有限公司、福建巨电新能源股份有限公司投资建设,总投资50亿元,占地面积600亩,全面达产后预计可实现年应税销售约90亿元。

  1月2日冠盛股份公布,公司与吉林省东驰新能源科技有限公司(简称“东驰新能源”)于近日签订《战略合作协议书》,双方计划共同成立合资公司,以一代准固态动力电池、半固态储能电池的生产制造、销售出口为主营业务。甲方投入建设运营资金,以货币出资;乙方投入核心技术,以非货币性资产评估作价出资,合计

  1月2日上午,新型半固态电池及储能系统集成暨2024年安徽省第一批重点项目开工动员会蚌埠分会场活动举行。新型半固态电池及储能系统集成项目位于蚌埠市蚌山区,总投资20亿元,年度计划投资3亿元。该项目主要覆盖微纳结构半固态锂电池、钠电池等电芯及电池组产品的开发、设计、生产、销售等,产品广泛应

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  高工产业研究院(GGII)通过新能源汽车交强险口径数据统计显示,2023年我们国家新能源汽车累计销售758.4万辆,同比增长37%;动力电池装机量约359.7GWh,同比增长38%。动力电池装机量排名前十企业合计约为348.5GWh,占总装机量的97%。在TOP10企业中,动力电池装机量同比增速均为正,增幅高达50%以上的有七家

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  1月24日下午,楚能新能源股份有限公司与交通银行湖北省分行在武汉汉阳威斯汀酒店签署战略合作授信协议,楚能获交通银行100亿元授信支持。楚能新能源董事长代德明,交通银行湖北省分行党委书记、行长陈忠等领导见证签约,楚能新能源总裁黄锋、交通银行湖北省分行副行长张喆代表双方签署协议。双方领导签

  北极星储能网获悉,1月24日,两部门发布关于公布2023年度智能制造系统解决方案揭榜挂帅项目名单的通知。电池电芯制程装备数字化解决方案、面向汽车电池制造的离心机智能运维解决方案等众多电力项目上榜。原文如下:工业与信息化部办公厅市场监管总局办公厅关于公布2023年度智能制造系统解决方案揭榜挂

  1月20日,临工重机与宁德时代在山东济南签署战略合作协议。根据协议,双方将在动力电池供应、矿用卡车混动及新能源新技术和新产品研发、国内外市场推广、新能源工程机械行业标准制定及电池回收等方面展开全面合作;同时双方还将聚焦大吨位新能源矿用产品的研发与推广,为全球工程机械行业客户提供技术

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  北极星储能网获悉,3月27日,交通运输部公路科学研究院汽车运输研究中心副主任许书权在中国电动汽车百人会高层论坛上指出,依照国家新能源汽车和智能网联汽车发展相关的规划,到2035年,新能源汽车的占比要达到50%,高度无人驾驶汽车实现规模化应用。面对这一目标,智能电动汽车的保有量可能是上亿级规

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