7月4日,蜂巢能源在全球合作伙伴峰会上发布了,单位体积内的包含的能量266Wh/kg的三元半固态电池产品,这是蜂巢能源综合可量产搭载时间、成本和应用场景定义的首款产品,大多数都用在异形包大电量车型。
据蜂巢能源高级副总裁/技术中心主任张放南介绍,这款三元半固态电池的电池容量为150Ah,单位体积内的包含的能量为266Wh/kg,具备2.2C的快充能力和1800次的循环寿命。相比液态高镍电池,该款电池强制触发热失控时的耐热时间增加了一倍,失控后最高温度降低200度,耐热性更好,更不容易扩散到相邻电芯。预计量产时间为2026年2月。
蜂巢能源在聚合物、氧化物、卤化物和硫化物这四种主要的固态电解质上面做了相应研究。其中,蜂巢能源认为聚合物主要是在室温离子电导与氧化电位低,作为固态电解质发展受限,可作为功能材料应用于锂金属的保护层或者包覆剂;氧化物界面电阻比较大,难以实现大容量固态电池,稳定性相对来说还是比较好,适用于与电解液搭配的半固态电池;卤化物比重大,负极稳定性差,氧化稳定性相对好,更适合作为功能电解质的添加材料到正极材料中去应用;硫化物由于锂离子电导率高,比重低,加工性能相对好,电化学稳定性相对来说还是比较高,目前作为固态电池主要的发展趋势,蜂巢能源也聚焦在硫化物固态电解质的主要路线上做相应的研究。
蜂巢能源之前就已推出了第一代和第二代果冻电池,产品在单位体积内的包含的能量、安全性和快充等核心参数上全面领先于传统的液态产品。其中,第二代果冻电池突破了中高镍掺硅体系膨胀的瓶颈,采用了二代果冻电解质和一体化复合正极技术,有效地抑制了内部短路的扩展。目前,蜂巢能源已经建立了一个4800㎡的果冻电池试制线,并且第二代果冻电池即将进入B样阶段,已得到了国际某知名OEM的高度好评。
针对电解质材料、膜电极、电芯层面的挑战,蜂巢能源开发了多元素掺杂材料包覆改性、干法自支撑膜电极、膜转印复合,电极绝缘、多层一体化集成等系列技术,突破了全固态电芯试制难题。
目前,蜂巢能源从材料开发商完成了正极的包覆改性材料开发,自主开发的硫化物电解质离子电导率大于10.50mS/cm,具备负40度露点环境操作能力;电解质膜开发具备大面积电解质膜制备能力,电解质膜电导率大于2.3 mS/cm,厚度做到15微米;早在2022年,蜂巢能源全固态电池实验室在国内率先完成20Ah级硫系全固态原型电芯的研发,该系列电芯单位体积内的包含的能量达到350-400Wh/kg,顺利通过针刺、200℃热箱等严苛实验。
在固态电池实现产业化应用和推广的道路上,成本问题是绕不开的重要挑战之一。深蓝汽车科技有限公司高级项目总监周安健曾表示:“技术的突破、产品的实现是我们上车搭载的起点,而成本的下降则是规模量产的起点。”
近日,中国科学技术大学马骋教授开发了一种新型硫化物固态电解质——氧硫化磷锂,或将解决硫化物固态电解质的成本问题,这对硫化物固态电池实现产业化提供了巨大的帮助。
诚然,硫化物固态电池成本问题或将被解决,但想要量产上车仍存不小挑战。硫化物电解质的电化学窗口窄,与正负极的界面稳定性较差,且对水分非常敏感,与空气中的微量水即可发生反应,释放有毒的硫化氢气体,生产、运输、加工对环境要求很高。此外,硫化物固态电池需要施加几百个大气压力才可以在一定程度上完成长循环,这在电池系统中很难实现,因此循环寿命也是急需着手解决的核心问题。
中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高也曾表示,固态电池就算是2030年实现产业化,要想替代液态锂离子电池50%市场占有率,至少也需要二十到三十年。所以固态电池的产业化道路仍旧任重而道远!
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