Tag: 固态电池

📅Published: 2022-07-03 13:50 任何电池路线的发展都离不开能量密度和成本这两条主线。磷酸锰铁锂的能量密度高于磷酸铁锂但成本却差不多，富锂锰基材料和层状锰酸锂的能量密度优于三元材料。在原材料成本不断高企的当下，研发这几种正极材料的热度自然会提升。 近日，当升科技宣布磷酸锰铁锂材料已完成研发，目前处于客户认证阶段；巴斯夫杉杉宣布富锰电池材料已实现吨级规模化生产……近年来，包括磷酸锰铁锂、富锂锰基等锰基电池备受关注，相关企业加速布局。锰基材料电池前景究竟如何？ 性价比优势显著 磷酸铁锂电池和三元锂电池是目前电动汽车使用的主流动力电池。 今年3月，特斯拉CEO马斯克表示，“我认为锰基电池有潜力。”他进一步称“在非常大的(电池)需求下，我们需要数千万吨甚至数亿吨原材料。因此，用于大规模生产电池的材料必须是普通材料，否则就无法规模化。”在2020年的特斯拉电池日上，马斯克还曾表示，用2/3的镍和1/3的锰做正极材料相对简单，这使得在同样数量镍的情况下可以提升50%以上的电池容量。 目前主流锰基电池包括锰酸锂、磷酸锰铁锂、富锂锰基等。业内人士认为，锰基材料中，磷酸锰铁锂作为磷酸铁锂最重要的改进方向之一，有望率先产业化应用。据了解，磷酸锰铁锂是磷酸铁锂与磷酸锰锂的固溶体，保留了磷酸铁锂的优良安全性与稳定性，并且拥有较高的电压平台以及与磷酸铁锂相同的理论克容量，因此相同条件下其理论能量密度比磷酸铁锂电池高20%左右。目前，拥有磷酸锰铁锂技术储备的电池厂商有宁德时代、比亚迪、国轩高科等，主要以专利技术研发、投资布局为主。德方纳米、中贝新材料、天津斯特兰等正极厂商均对锰铁锂产品有所布局。德方纳米表示，公司新型磷酸锰铁锂已开始送样，预计1-2年后可实现产业化，叠加正极补锂技术，该电池能量密度可提高20%，循环寿命可达1万次。 中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员夏永高指出，目前磷酸铁锂电池的能量密度已接近极限，三元锂电池受近期镍、钴价格波动影响，成本飞涨。同时，相对于镍、钴，锰的储量较为充足。在此背景下，锰基电池的优势进一步凸显。 在真锂研究首席分析师墨柯看来，任何电池路线的发展都离不开能量密度和成本这两条主线。“磷酸锰铁锂的能量密度高于磷酸铁锂但成本却差不多，富锂锰基材料和层状锰酸锂的能量密度也优于三元材料。在原材料成本不断高企的当下，研发这几种正极材料的热度自然会提升。” 尚存技术难点 据了解，比亚迪多年前曾尝试研究锰基电池并申请了相关专利，不过后续未有更多进展，目前比亚迪主打刀片电池。 事实上，具备诸多优势的锰基电池自身也有痛点。“锰元素的加入可以提升原本磷酸铁锂电池的能量密度，但与此同时，锰加入后，材料的锂离子扩散速度和电子电导率均会降低。因此，为了实现磷酸锰铁锂更高的放电比容量，需要减小材料一次颗粒尺寸，但小的纳米颗粒也带来一系列副作用，如压实降低、吸水性高，以及其导致的高温循环性能差和胀气问题。”夏永高表示。 “磷酸锰铁锂技术开发的难点在于解决电压双平台的问题，富锂锰基和层状锰酸锂技术开发的难点在于延长循环寿命的问题，目前，上述技术都还没达到实用阶段的水平。”墨柯坦言。 高工锂电认为，未来2-3年磷酸锰铁锂将更多的以复配三元材料方式加以应用。长远来看，随着其成本下降，循环性能改善，将加速完成从辅材到主材的升级过程。“磷酸锰铁锂现阶段单独使用还存在一些问题，其更适合用作三元锂电池的辅助材料，既可以兼顾能量密度，又可以提高三元电池的安全性能。”夏永高表示。 带动用锰需求 原材料供应紧张导致此前电池价格暴涨，近期价格仍维持在高位。目前，不少车企纷纷寻找性价比更高的电池，新材料、新技术层出不穷。清华大学教授、中国科学院院士欧阳明高近日表示，未来动力电池很有可能出现更多材料体系方面的创新。从目前来看，钠离子低温充电、快充性能表现十分突出，锰酸锂、锰酸铁锂等锰基固态电池经济性、低温性能表现优异，两者凭借各自优势，均已进入新一代动力电池技术研发布局之列。 中金公司的研报指出，2022年开始，4680电池、CTB、磷酸锰铁锂电池、半固态电池、钠电池、锂电回收等有望陆续走向产业化。“原材料价格上涨越多，综合性价比越高的电池路线就越受欢迎，比如，磷酸锰铁锂等多种技术路线未来都会有参与竞争的机会。”新能源与智能网联汽车独立研究者曹广平表示。 据了解，锰酸锂电池目前已实现大规模量产，在两轮车市场有着较大市场空间，磷酸锰铁锂电池、富锂锰基电池仍处于规模化量产的推进过程中。

📅Published: 2022-06-03 18:35 近年来，我国新能源汽车和国产智能手机的发展取得了许多令世人瞩目的成就，可谓是进入了高质量发展的快车道。 新能源汽车方面，截止2021年，我国新能源汽车销量连续7年位居全球第一。据中国汽车工业协会数据显示，我国新能源汽车保有量约580万辆，约占全球新能源汽车总量的50%。已经将合资车和外资车远远甩在了身后，实现了弯道超车。 国产智能手机方面，经过了十年的不懈努力，国产智能手机品牌全面崛起。无论是从质量、性能、价格等方面都有了质的飞跃，可以与苹果、三星等外国品牌一较高下。据CANALYS数据显示，2022年第一季度国内手机市场销量排名前五的手机品牌中，国产手机已经占据四席，国产手机品牌市场占有率达80%，而且荣耀、OPPO已经反超苹果手机，占据了销量榜的冠亚军位置。 这些成绩的取得，靠的不是一时的心血来潮，也不是跟风凑热闹，而是扎扎实实的技术创新与进步的结果。近期，我国的电池技术又接连取得突破，或将从根源上解决长期被人们所诟病的新能源汽车和智能手机的续航焦虑问题。 什么是续航焦虑？ 续航焦虑从本质上来说就是充电焦虑，无论是新能源汽车还是智能手机，都需要在使用一定时间后为其充电。但是，就目前的充电技术来说，还远远达不到人们的使用需求。 比如新能源电动汽车，一旦没电，就需要到处去找充电桩，即使找到充电桩，可能还需要排队充电，好不容易排到自己了，也需要再等上大几十分钟甚至几个小时才能把电充满。这样一番折腾下来，可能你已经焦躁不安，身心疲惫。 再比如智能手机，其实也和新能源电动汽车类似，给手机充一次电也需要等上几十分钟才能充满。如果你有手机依赖症，那这几十分钟可能会让你心情沮丧，度日如年。 那如何解决续航焦虑的问题呢？笔者认为有两种方法，一是寻找性能更优的充电新材料；二是突破快充技术的瓶颈。 功夫不负有心人。近期我国在电池技术领域又传来了三个好消息，终于实现新的突破，下面赶快来分享给大家。 01 宁德时代发布新一代钠离子电池 据悉，这款钠离子电池电芯单体能量密度可达160Wh/kg；常温下充电15分钟，电量可达80%以上；而在零下20°C低温的环境下，仍然有90%以上的放电保持率。 在正极材料方面，宁德时代采用了克容量较高的普鲁士白材料，对材料体相结构进行电荷重排，解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减的核心难题；在负极材料方面，宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料，其具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性。 与锂离子电池相比，钠离子电池具有四大优势： 1、储量丰富。 锂在地壳中的含量只有0.0065%，而钠约为2.36%，钠的储量是锂的360倍。

📅Published: 2021-10-18 18:03 据英文媒体报道，固态电池研发公司Solid Power公布了自己研发的全固态电池技术在安全和性能两方面的数据，显示出电池优秀的比能量和高安全性。 其2Ah高容量硅电池在三种条件下的测试情况： 针刺：在室温下满电的电池被导电针刺穿，损坏的电池并没有出现任何危险状况，如自燃、泄气。在测试过程中，电池温度仅略有升高，最高为27℃。 电池过充：充满电的电池在室温下以一小时(1C)的充电速率连续充电至高于典型电压上限，电池在压缩和未压缩的情况下进行测试。充电达200%时，Solid Power的电池不会发生起火、泄气或材料损失等危险。电池受压时的最高温度为35℃，未受压时的最高温度为69℃。 外部短路：充满电的电池进行短路测试，在测试过程中没有产生起火、泄气或材料损失等危险。 Solid Power表示，其高含量硅电池能够达到350Wh/kg的堆栈级比能量，同时可实现750次循环，容量保持率为80%。在45℃和室温下均实现了1,000多次循环，容量保持率超过80%。Solid Power已记录了650次循环，在接近室温的条件下，每五个循环进行一次2C速率快速充电。 Solid Power的全固态电池采用了硫化物固体电解质，替代了一般锂离子电池中使用的电解液和凝胶电解质。具备不可燃的特性，降低电动汽车自燃的风险。相较于锂离子电池能量密度提升50%，使用的金属锂阳极是石墨阳极的10倍。 早前，宝马和福特领投Solid Power的B轮融资，并计划在2022年初采购部分电池进行测试。据Solid Power介绍，目前正在扩建在科罗拉多州的工厂，准备在2022年初开始试生产固态电池产品。 Solid Power公司拥有一支世界级的电池研究员和工程师团队，公司其核心技术在于高容量的复合材料阴极：复合阴极将阴极材料颗粒（正交晶型的二硫化亚铁FeS2)，固态电解质与少量可能增加导电性的添加剂结合。形成的复合阴极具有比目前最先进的以LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2为阴极，是采用石墨为阳极的电池容量的三倍。

📅Published: 2021-05-18 18:56 哈佛大学日前公布最新科研成果，一款很有希望量产固态电池远星研制成功。 这款锂金属固态电池很稳定，在高能量密度设定下，仍可实现充放电循环超10000次。用在电动汽车上，预期寿命可达到10~15年都不用更换。 快充方面，由于高电流设定，10~20分钟即可满血。 此前，锂金属固态电池研制的困难在于它不太理想的化学挥发性。当锂电池充电时，锂离子从阴极移动到阳极。有了锂金属阳极，移动的锂就会在阳极表面和更远的地方形成针状的树形结晶结构。然后，这些树突会转成电解质，将阳极和阴极分离开来，从而导致电池故障，甚至起火。 不过，哈佛的方案采用了类似三明治的结构解决了上述问题。 研究人员称，在设计之处，他们就考虑到量产商用的可操作性，好在锂金属固态电池具备灵活可伸缩的生产过程，可与当前的锂离子电池产线相兼容。 出处：头条号 @朱哥趣漫