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                          电池材料-其实固态电池、固态电解质材料开发工作

                          SHOO日本出道延期

                          下面很重要的一個也是在座的很多主機廠朋友們關注的問題,目前看來,固態電池至少在前面展示出來的性能不錯的情況下,在EV(新能源汽車)領域的量產和應用的話,大概會是什麼樣的節奏。

                          我們清陶也是從這個角度切入,在這方面做了一些工作,提高了電池本身的安全性能,這件事情本身從學術界角度來說,因為已經做了很長的時間,從這麼多年中國在材料領域的積累來說,其實現在也到了向產業化推動的這麼一個過程,所以非常感謝,今天主辦方給我們的平台,簡單的向與會各位嘉賓介紹一下陶清,在固態的動力電池方面研發的現狀和產業化的前景。

                          比如固態電池做針刺,可以把單隻電池針刺時候的表面溫升控制在2個攝氏度之內,這樣系統的解決了針刺比較強的破壞情況下整個的熱失控的風險。

                          這個過程從有元素周期表以來,無論是科學家還是產業界早就想明白的問題,所以第一塊鋰電池,實際上在70年代就有了。不過那個時候做的鋰電池是一次電池,直接做金屬鋰原電池,一次放電。當然大家很希望做成循環充放電,做成二次電池,但是當時有幾個問題解決不了,比如說枝晶的問題,比如說安全性的問題,所以說大家做的是鋰原電池,就是一次電池來用。

                          另外,包括像重衝擊,側向擠壓這些本身對於傳統的液態電池非常嚴苛的一些測試,對於固態電池的話,是沒有這方面的憂慮的。

                          這個是模組開發的情況,目前355模組比較成熟,後面在390和590模組上已經布局進行了一些開發。

                          所以很多整車企業給我開放了很多的平台,比如說把未來的2到3年開放車型未來的計劃、未來接口都開放給我們,所以未來一定會有這種匹配新的主機廠開發固態電池版本會推出。那麼最快來說,如果從展示角度來說,今年到明年,會有固態電池樣車出來,真正樣車其實說明不了問題,真正推量產的話,我覺得在2021年左右,應該會有量產固態電池版本車型出現。

                          那麼簡單的介紹一下我們清陶現在的固態電池,主要分為三個大的應用領域。最大的應用領域肯定是面向新能源汽車,就是電動汽車領域。同時,因為電池行業需要非常長時間的積累,包括成本降低,包括一致性的提高,這些方面,都需要更多的數據,更多的生產經驗的磨合和支撐,所以像液態電池一樣,因為傳統的也電池1991年索尼發明出來之後,實際上到了2000年之後才真正裝車使用,我們現在的電池也是一樣,2018年我們開發的目前量產的電池,現在主要是在其他的一些單體應用的領域已經實現了批量華的供貨,這裏包括了一些比較高的出口型的兒童用品,包括一些比較高端的特種數碼方面的應用。

                          聚合物來說,聚合物的固態電池十年前就已經做到商業化,法國、美國公司都做到商業化。那麼它的最大的問題是本徵離子電導率比較低,需要加熱到一定的溫度下,它的離子電導率才能提到正常使用的狀態,所以這個是我們給離子電導率給了一顆星,但是它的本身穩定性是比較強的,然後另外一個,它的可加工性能很好,因為是聚合物的東西,穩定性為什麼只給三顆星?因為它的穩定性裏面有一個很大的短板,電化學窗口的特性,因為我們大家都知道,現在通常用的鋰電池,比如三元電池,電化學放電平台大概是在3.6到3.7伏之間,我們通常充電的話,要充到4.2到4.4伏,這種聚合物,包括美國和法國之前量產的電池,它的電化學穩定窗口上限大概在3.7伏左右,所以意味着它沒法超過3.7伏進行充電和使用,所以通常它們所匹配的電池體系,正極材料是配磷酸鐵鋰。因為磷酸鐵鋰放電平台在3.2伏,這樣有比較穩定的使用。

                          第一件事,我們掌握了固態電解質材料本身的技術,我們擁有目前所了解的唯一真正可以量產化提供固態電解質氧化物材料量產產線,我們現在的量產產線規模一年可以產120噸的固態電解質粉體,因為這條產線是可以進行複製的,速度後面固態電池產能的提升,這條產線也可以進行複製。

                          後面如果我們對於負極再採用預鋰化的工藝的話,可以把能量密度提升到350,甚至於可以到380公斤,再超過這個能量密度限制的話,負極就要換了,一定會換成金屬鋰,但是金屬鋰未來帶動力電池領域應用目前還需要很長的時間,現在主要是金屬鋰箔的生產,和金屬鋰箔表面的處理,界面的處理,目前還需要許多亟待研究和開發的地方。

                          自我介紹一下,開會的時候沒有做自我介紹,我是李崢,清陶(崑山)能源發展有限公司的負責人之一。

                          所以無論在技術還是在商業上,我們判斷內串不是目前必須選項,未來3到5年裡,通過我們製備技術的優化,各方面一致性的優化,可以把這方面做的更好,未來可以有這樣類型的電池出現。但是不是立刻、馬上、眼前的事情,所以基於這樣的一個條件,現在做的單電芯,和液態電池從電芯外部來說,更多的元器件,包括結構件,目前這方面和液態電池的差別並不大。

                          第二件事,在量產工藝這塊,因為新材料要用好,一個是做出來,另外一個是成型好。成型好一定是跟設備有關,這裏包括一些低張力的成型技術,這些都是我們清陶自己獨有的技術。在針對固態電池量產產線設備開發這塊,我們積累了5年的時間,專門一個團隊做了5年的時間,就為了解決量產產線的關鍵工藝。固態電解質成型相關的關鍵設備都是我們自己生產。

                          主持人:第一個問題,剛才講的,其實日本現在做的比較快的有幾家,一個是豐田自己,因為這裏和其他單位一起合作。前一段時間日立造船,展示了一些固體電池,還有TDK,做的比較多一點。它們現在在做的電池的話,通常是做的比較小,日立和豐田都是硫化物,現在是演示級別,裝車的話目前沒有,豐田也做氧化物,固態電池目前有裝車測試,但是具體的數據看不到,TDK是往微型化,片式電容、片式電感角度去做,做小型化,微型化路線。

                          左上角的圖是現在現在固態電解質粉體生產線的圖,中間的是固態電池的量產產線,包括自己的分析測試平台,還有成套的電池安全性能的分析和測試,都有自己的測試線,可以進行研發和測試。我們現在基於這個平台正在和主機廠一起尋找固態電池這種新的體系的安全邊界。

                          我們在江西的宜春是固態電池的量產的第二條產線,因為這個地方有更大的空間,同時在這個地方布局了產線是和整車企業聯合共同投建的。

                          剛才講了,因為我們要從關鍵材料和關鍵設備兩方面入手去解決固態電池的量產化的問題,也就意味着我們公司會有不同的產業布局,現在主要是三大板塊的業務,第一是新材料的板塊,主要核心是為我們提供剛才講的鋰鑭鋯氧固態電解質材料。

                          那麼我們金屬鋰電池,未來技術發展也會回到金屬鋰電池,怎麼回到金屬鋰電池?靠液態電池這樣的發展路徑是走不到的,那麼最後一定是靠固態電池這樣的體系,讓鋰金屬,在可控的固體界面下,實現鋰離子的傳導。只有在這種條件下,才能實現人類最初的文明和夢想,用金屬鋰作為我們的儲能介質,以滿足我們人類文明發展、日常的生活,這就是我今天的簡單的介紹,謝謝大家。

                          我們大家都知道,鋰離子電池工作的過程是鋰離子是正負極之間的搖椅式的穿梭,那麼充電的過程是鋰離子從正極走向負極的過程,放電的時候反之。如果中間是電解液的狀態,大家很好理解,像游泳池一樣,離子就是其中一個游泳的人,從這邊游過去就可以了。

                          對於我們自己來說很重要的是,我們自己評價為什麼清陶可以把這件事,可以做的快一點,核心來說是三件事:

                          我們第二代的是按VDA模組標準去做電池,能量密度最高做到320,這個是不補鋰的狀態。因為我們現在的體系裡並沒有在負極上做預鋰化,那麼在這個情況下,採用了高鎳的體系,正極用了高鎳的體系,負極用了硅碳體系之後,最高可以把單體能量做到320,這個產品目前在我們工廠里已經在批量化的生產,我們講的量產的時間表是要和整車企業進行配合,一起進行測試。

                          我們在廣州惠州,剛才介紹了,也有固態電池設備生產布局,這個是公司布局的情況。

                          這條線下面講的是電池這件事,鋰電池本身是人類所能接觸的文明範圍內很重要的一個選擇,為什麼?我們大家可以想象一下,鋰是元素周期表左上角第三號元素,能攜帶電荷的,惰性元素不考慮,要麼一號元素,要麼三號元素,它們都攜帶一個電量的時候,體積很小。包括再說其他的電池原理,鈉也好,鎂也好,在帶電荷的時候,本身能傳導能量,它的帶電離子本身就是很重的,所以能量密度相對是低的。

                          新能源汽車補貼政策從2016年開始退坡,同時提出動力電池高能量密度路線。近期接二連三的電動車自燃事件,引發了大眾對於電動車安全的進一步關注。7月5日,由主辦的2019新能源動力電池安全技術論壇在上海舉行,清陶(崑山)能源發展有限公司總經理李崢博士,就固態動力鋰電池的現狀與產業化前景進行了主題演講,內容如下:

                          下一代是我們現在正在開發中的,已經在一些領域推量產的固態電池,因為固態電池本身解決了剛才講的枝晶、安全性的問題,解決了很多這方面的問題。

                          那麼這個事情怎麼去做呢?這個事情,本身一開始大家開發這個事情是基於學術的興趣,那麼這門學科叫固態離子學,包括現在比較熱的氫燃料電池,中間有一個質子交換膜,那個工作和固態電池裡的固態電解質本身是一件事,那個也是一個離子輸運的問題,是讓氫離子可以過去,電子過不去,一樣,氫離子就是質子嘛,因為質子也是比電子大的東西,本身來說,這兩個從學術的角度來說是一件事,固態的材料能導離子的現象。

                          正是因為這種短程輸運的現象,所以導致了我們可以把電子束縛在本身的位置,這個是基本的科學上的事情。這種材料並不多見。

                          這個是比較典型的電池曲線我們是非常年輕的工廠,量產的產品到現在為止,時間並不長,所以我們可以看到,目前我們0.5C充放跑400圈的循環可以看到,容量保持率基本上可以接近100%。當然後面隨着時間的積累,會有更充分的數據。我們畢竟尊重汽車這樣一個行業,我們需要有更多的數據積累,更好的、更可靠的模型和體系,才可以把電池這套技術推到汽車應用上去。

                          今天我的報告主要是分為幾個部分,第一部分介紹一下固態電池,第二個簡單的介紹一下固態電池的研發進展,還有對清陶的簡單介紹,還有在動力電池方面做的一些工作。

                          那麼在那些問題沒解決之前可以看到,鋰離子是人類文明所應用的只能是這個選擇。

                          這個是後面產能提升的情況,明年我們崑山基地會把產能提高到0.7GWh,宜春基地會提升到1GWh,總計1.7GWh,三年以後我們希望把總的產能提升到8GWh以上。

                          所以說,未來的固態電池在整車應用,當然這裡有一個技術不斷磨合的過程,但是這個過程之後,一定是會配合包括做BMS,包括做整車系統的企業共同去摸索到一個更好的策略,比如說把汽車動力電池的溫度平均的在40度到50度下去工作,這樣的話,既對本身電池的倍率性能有好處,另外也會對它的壽命各方面也有好處。

                          這是我們公司產業布局的情況,總部設在崑山,這裡有我們的裝備團隊,也有我們的第一條的量產線。那麼我們在淮安的盱眙,有我們的粉體生產產線。同時還有液態電池隔膜塗覆的生產產線。

                          再下面是我們要講的重點的東西,氧化物。氧化物的離子電導率不如硫化物,但是比聚合物要好。同時,氧化物的穩定性非常好,但是加工性能也是介於硫化物和聚合物之間,那麼我們在做材料的時候,除了做單一組份的材料以外,還有一個非常好的辦法,做複合材料,可以把幾種材料的優缺點進行互相之間的彌補,然後優點都突出,而去限制一些缺點,所以我們可以把這種無機的材料和這種有機的材料做一種複合,比如說現在的加工性能不好,可以加一些聚合物的東西讓它的加工性能好,但是主要傳導的事情可以還用無機,這樣離子電導率不會受到太大的影響。

                          這個是低溫的情況,通過我們自己的技術,已經解決了低溫放電的問題。因為固態電解質材料低溫的傳導性能,會比傳統的電解液更差;但是通過整個電池結構設計去解決,包括匹配一些材料,來去解決低溫的問題,包括高溫存放的問題,這些問題目前對於固態電池壽命問題、低溫問題,目前已經不是問題。

                          其實固態電池、固態電解質材料開發工作,距今在學術上的歷史也就超過40年歷史,上世紀70、80年代就對這個關鍵材料進行開發,這裡有一個非常讓人感興趣的事情,就是固態離子學,因為大家通常的理解,一個固體的材料中離子是很難穿越過去的。

                          但是現在有問題解決不了,主要是均衡問題,因為現在固體材料互相之間是硬碰硬的,不像液態電池,浸潤的非常均勻,本身它的一致性,同等條件下一致性不如液態電池,把它做成了內部串聯以後,每一個電芯沒法進行均衡,這個角度來說,會減低它的效率,然後這個會和你Pack省的那些空間,本身還會有互相之間的抵消,這個是目前初步的認識,但是沒有確定性。

                          基於這樣的兩個基礎,現在真正意義上可以做到固態電池量產化生產,目前的電池主要是銷售往特種領域。

                          那麼在這個過程中,我們積累了大量的經驗,包括對我們的產業進行調整,目前我們動力電池發展速度比較快,剛剛介紹了我們宜春的第二條固態電池產線,完全是面對乘用車的動力電池所建的產線。

                          下面比較關注的是硫化物,豐田在這方面做了很多的工作。那麼離子電導率在所有固體可傳導鋰離子的材料里是最高的,基本上和電解液水平相當,甚至於有些硫化物本身鋰離子電導率比現在的電解液還高。但是現在的穩定性和加工性能兩方面是限制應用非常重要的兩方面的問題,一個是使用過程中的體積膨脹,另外還有本身在使用過程中,可能會產生有毒性的硫化氫氣體,這個是硫化物現在的一些問題。

                          問:我看日本也實現了固態電池,是可穿戴設備,包括清陶這邊,代表了國內固態電池的最高水平,還用到動力汽車,預計是在什麼時候?第二個問題,剛才也提到匹配的材料,清陶這邊的選擇,鎳鈷錳或者是鎳鈷鋁,有沒有其他更合適的?鎳錳二元材料適合不適合做固態電池的正極材料?

                          主持人:這個是能量密度的問題,如果不換正負極材料其實能量密度是差不多的,而且是固態的話,會略低於液態。比如說同樣的材料體系,比如說我們這個材料體系,在液態電池可以做到320,固態體系可能只能做到300左右,這個是不換正負極材料,而且面密度各方面都約定好的情況下,基本上是這樣的。因為用固態的材料,代替電解液進行傳導的話,目前考慮加工等方面,要比電解液去浸潤的界面來的厚一些,能量密度會略有降低。

                          剛才講了,這種固態電解質能傳達到離子材料並不多見,我們大致分為三類,用了三個維度去評價它,一個是離子電導率,一個是穩定性,另外一個是可加工性能等,因為我們要分析這三個方面的性能。

                          第二個問題,涉及到Pack包括模組的問題,基於現在的固態電池的體系,還沒有這麼大規模的變革。為什麼?包括很多的媒體在宣傳的,固態電池可以做內串什麼方面的工作,這樣的話,可以大幅度的簡化Pack。但這個事情實際上是什麼情況呢?我們清陶自己在研究院內部做了很多的驗證,理論上本身一個電池內部做內串,從學術道理上,電池材料實踐角度來說沒有問題,因為本身沒有流動性的電解液之後,確實可以在一個電池包封裝內部串聯起來,最後得到一個輸出電壓更高的電芯包裝,這樣的話,一定會優化未來的Pack的設計。

                          那麼能量密度想高怎麼辦?往左上角最好的元素的角度去找。我們眼睛看到的就是兩個元素,一個是一號元素,一個是三號元素,一號不能再小了,沒有零點幾號元素,一號元素氫,就是我們現在所說的燃料電池,燃料電池中間傳導的用的是氫離子,但是這裏還會有更多的平台產業化問題,比如說儲氫問題、制氫問題,這個不去評論。

                          另外,在這個過程我們也對氧化物材料做了複合,做複合材料吸取了原來在法國和美國的一些先行者公司的一些經驗和教訓,我們沒有選擇用PEO作為聚合物基體,因為剛才講了,電化學窗口穩定性的問題,所以我們選擇了PVDF,PVDF本身是在鋰離子電池行業里非常常用的黏結劑材料,本身它作為一種長鏈的聚合物,它符合了鋰鹽以後也能實現傳導鋰離子的效果,這個本身是學術上的工作。

                          在這個工作中我們發現,與包括PEO、PAN還有其他的聚合物基體相比,我們基本上可以做到複合成柔性膜材料,同時把它在室溫的離子電導率做到了4.6×10負4次方,比其他都高,本身來說,這個是在實用化的角度來說,是比較好的方法。

                          第二個,目前限制電池溫度的原因是應用鋰鹽的問題,目前在液態電池中,應用的鋰鹽是六氟磷酸鋰,本身六氟磷酸鋰的體系在超過55度會進行分解,那麼現在做的是固態體系,那麼固態體系畢竟還有一些界面問題,所以我們在界面處理的話,會做一些液態的潤濕,液態的潤濕目前體系中,更換的體系已經在採用不用六氟磷酸鋰這個體系。那麼我們為什麼不用六氟磷酸鋰這個體系?就是因為也是要提高它的使用溫度。

                          第一個,是電池不同的溫度下它的離子會變化,斜率還挺大,所以要考慮到整包裏面每一顆電芯一致性的問題。所以未來固態電池整體裝車的過程中,保持電芯溫度均衡,這個需求會大於散熱需求。

                          我們也是在和我們有合作的整車企業共同來做這方面的工作。右上角的那些照片的電池,是目前清陶已經可以量產的不同型號的電池,包括小型數碼應用的小電池,包括國標尺寸的這種中號電池和VDA標準大型的電池,這樣的一些單體電芯的話,現在都具備量產的水平。

                          第二件事,它的設備一定會變,因為成型方式各方面有非常大的區別。那麼我們清陶也是集中了精力在解決關鍵材料量產問題和關鍵的量產工藝設備兩方面做了很多的工作。

                          但是好處是,因為提高了安全閾值,可以用克容量更高的材料,未來能量密度提升的空間會更大,包括應用金屬鋰,這樣的話能把以前的液態電池體系下不能用的材料體系導入到固態電池體系裡去。

                          然後清陶選擇選擇的技術路徑,後面我們一定是做動力電池的,時間表上來說,現在是這樣的,根據整車發展時間表來看,目前進行合作測試,基本上是處於這樣的狀態。後面包括一些模組的成熟度的開發,目前比較好一點的整車企業認識到了本身安全對於未來新能源汽車發展重要的作用。

                          主持人:這是一個非常好的問題,因為如果單純從材料科學本身來說,所有的固體傳導鋰離子的物質,傳導鋰離子性能是隨着溫度增加而增加的。所以單純從固態電解質本身材料角度來說,希望電池的溫度越來越高越好。講到散熱,這裏主要是考慮兩個方面的問題:

                          那麼下一步簡單的介紹一下清陶公司。我們公司離這裏不遠,開車大概30分鐘的車程,所以也非常榮幸,有這麼一個機會在自己家門口給各位嘉賓介紹一下我們的團隊。這個是我們團隊的情況,團隊的核心創始人之一,就是南策文院士,他是我的老師,我們公司核心的團隊所有的人都擁有清華大學材料專業從本科到博士的學位,我們是一個整體清華的團隊來做這個事情,全公司大概有300多人,平均年齡大概30多歲,是一個比較年輕的團隊。

                          這個是倍率的問題,同樣的電池結構的固態電池和液態電池相比,倍率一定是不如液態電池。但是可以通過一些電池的設計,讓倍率性能儘可能的去提高,滿足客戶的要求。

                          那麼固體材料的話,大家比較通常難理解,因為我們的材料裏面要求兩方面的特性,第一方面是離子本身要穿過去,第二方面電子還不能穿過去,因為大家基本學化學的都知道,讓一個大的東西穿過去,讓一個小的東西反而穿不過去,這件事本身就是一個非常難的事情。

                          那麼真正做成鋰的二次電池,就是可循環電池,1991年,索尼解決了商業化的負極問題之後,才有了現在能用的循環充電的二次電池。

                          再次非常感謝大家這麼關注固態電池,我們也希望,通過我和在座的各位嘉賓的共同努力,未來讓固態電池在新能源汽車領域,能發揮更好的作用,這樣一個好的技術,未來我們相信,一定能發揮更好的作用,謝謝大家。

                          另外一個是我們的自動化裝備板塊,那麼這個板塊也有兩家公司,一間在崑山,一間在廣東的惠州,這個公司主要是為我們提供固態電解質材料成型的關鍵設備,同時,公司也有傳統液態鋰電池相關的業務,比如說我們也提供液態電池現在前段成型的設備,量產化的設備,去進行銷售。同時我們給自己做設備的開發,在這兩個大的板塊共同支撐下,第三個大的板塊:固態電池的板塊。

                          這個是後面產能提升的計劃,因為現在在崑山只有0.1GWh的產能,針對整車企業的送樣和數碼領域的一些生產是夠的,但是後面隨着和整車企業合作開發進度的提升,現在已經遠遠不夠。這個是在江西宜春的1GWh瓦時的廠房,目前土建已經完工,今年下半年會進行設備的安裝,今年年底爭取投產。

                          固態電池的板塊,現在目前的第一個生產基地是在江蘇的崑山,就在離我們這個地方大概30分鐘車程的位置,去年建成了第一條量產的固態電池的產線。

                          我們現在實際上是大家在討論固態電池的時候,講到固態電解質材料,通常來說,分為三類,一類是聚合物,一類是硫化物,一類是氧化物。

                          首先介紹一下為什麼固態電池受關注,左上角的動圖很多人在之前看過了,今年4月份的時候,特斯拉在上海的爆炸事故,其實本身現在類型的鋰電池的安全性,不僅是在汽車領域,很多領域受到大家的關注,有一些標誌性事件,比如說三星2016年的手機爆炸事故,比如說在2013年波音787飛機的電池爆炸事故,這個事情會讓大家思考,鋰離子電池這樣一個複雜的電化學系統,到底安全邊界在哪裡?所以在這個基礎上,固態電池就受到了更多的關注。

                          下面介紹一下我們在這方面的思路,這個材料叫鋰鑭鋯氧,是一個石榴石結構的離子導體材料,清陶主要的產業和技術路線是基於這個鋰鑭鋯氧體系。

                          那麼通過一些複合材料的組份設計,成分設計,達到更好的調節。左下角給的圖比較複雜,我就不仔細講了。因為所有的離子傳導材料會有溫度和傳導率的曲線,大家認為在室溫條件下,離子傳導率能達到10個負3次方,基本上可以應用的固態電解質材料,這個是可以產業化的狀態。

                          那麼因為液態電池,就是電解液本身的安全性限制的問題,剛才你講的包括鎳錳二元這樣的一些材料,本身電壓平台,各方面跟現在的電極不太匹配,所以做這個東西沒有市場,導致開發進度相對比較滯后,所以我們認為,應該是由清陶先搭起一個電壓不敏感的一個電池平台,因為有了電池平台,有前景可以應用高電壓的材料,就可以和這些正極材料的企業聯合開發,共同把這些並不適用於液態電池體系的材料做成產業化、量產化,推到固態電池體系裡來。

                          另外,我們剛才講了,PEO雖然很軟,但是會有比較窄的電化學窗口,那麼PVDF,溫度、穩定性等方面會更好一些,這個是我們在研發學術界,我們團隊所做的一些工作。

                          那麼在這個過程中,再也沒有回到用金屬鋰,因為所有的電池負極材料,裏面去選擇的話,一定是用金屬鋰做負極,它的能量密度極限是最高的。

                          因為電池單體能量密度提升無外乎三種方法,提升正極、負極克容量,提高電壓,這三種方法,對於整個新能源汽車領域,大家想提高續航歷程,提高用戶體驗來說,這三個方法哪個都不能錯過。所以我們不但會去做現在高鎳的體系,去提升能量密度,單獨提高克容量的方法,可能會做提高電壓的方法。

                          那麼固體的材料本身能傳導離子的材料本身是非常有限的,因為它要基於非常特殊的材料結構的設計,那麼在這個結構里發生了離子的遷移。實際上本徵上,都是離子的短程輸運。

                          原來我們知道,液態的電池,本身是由正極、負極、隔膜和滲透在電芯里的電解液所構成的,那麼我們要把它做成一塊固態電池,相當於做成一個整體的材料,那麼這裏頭第一個是材料的科技上有更新,因為材料一定是變了。

                          當然,它的最大優勢是安全,固態電池最大的好處都是體現在安全上。目前我們主要的應用領域都在對安全有特殊要求,換句話說,有很多領域是現在不能用液態鋰電池的領域。

                          我們清陶核心團隊背景是做材料,因為大家知道,從提高電池的安全性來說,最最核心、最早的、基礎的工作應該是電芯本身做起,電芯核心的、關鍵的東西其實是材料,因為電芯本身是複雜的複合材料系統。如果本徵上從材料上去解決安全性能,對於後面無論是模組、Pack、BMS,還是整車應用來說,其實是極大的給大家減輕壓力的。

                          最後PPT想講我們在研發過程中感覺到的一個事情,技術發展的輪迴,為什麼叫輪迴?

                          其實液態電池現在的安全問題邊界問題,也是一個比較困擾大家的問題,到底到什麼程度就不安全了?因為安全本身是一個相對的概念,把這個東西2000、3000度去燒一定會灰飛煙滅,那麼到底耐溫能耐到多少?過充能過到多少?過流可以過到多少?本身是一個安全邊界的問題,所以在這方面的話,我們和一些國外的主機廠也在做一些聯合開發的工作。

                          另外,我們在其他的一些特種領域,包括一些對安全性有特殊要求的儲能,這些領域都實現了批量化的產品供應。

                          它本身有四方和立方兩個相,2007年的時候,學術上發現,它的立方相的材料,在室溫下就可以達到10的負3到負4次方之間的鋰離子的傳導率,接近實用的水平。

                          未來的發展,我們還是會回到用金屬鋰,因為用金屬鋰,是人類在利用這種能源作為電儲能材料中的第一選擇,往往這種第一選擇都是對的,像我們最開始做汽車的時候,第一選擇是電動汽車一樣,最後也會回到電動汽車。

                          我們自己通過開發,有這樣的一個估計。雖然固態電池在現在這個階段,正極和負極應用了傳統的材料,所以第一代固態電池,量產型的電池,能量密度用了普通的523正極,石墨負極的話,單體能量密度大概在220到260之間,這樣的體系,實際上現在已經完全可以量產。但是實際上,對於整車企業來說,這個目標遠遠不夠。

                          我們大家都知道,1881年第一輛電動汽車就問世了,一開始人類選擇汽車作為出行工具的時候,第一選擇就是電動化。但是實際上當時包括電池的技術還有其他的技術不成熟,所以後面換了蒸汽機,換了內燃機,直到現在為止,都是以內燃機為主要驅動的趨勢方式。直到現在又有了新的電動,走了一個輪迴,回到了人類文明最初的選擇,一開始是電動這個思路是對的,本身是曲線的路線,是因為這裏需要各方面技術的綜合進步。

                          事實上,我們本身在小試,實驗室到中試的過程中,這種高電壓的體系的電池已經試了,而且目前來說,在固態電池體系下,確實是已經可以了。只不過後面因為改變了單體電芯的電壓平台之後,包括BMS策略,後面的系統很多需要改,這個還需要一旦時間,但是我相信這個時間不會長。

                          問:兩個問題,一個是液態和固態電池的話,相同的容量前提下,重量方面有什麼樣的差別嗎?更重或者是可以減重嗎?還有一個,電芯方面,它的的配件比如說Pack材料,還有一些周邊的插頭是不是全部要更新換代?或者是有什麼樣的考慮呢?

                          第二個問題,關於材料體系的選擇,剛才講目前我們的第一個材料路線的選擇肯定是基於現有的商業化的材料正負極材料。因為固態電解質自己做,設備自己做了,不可能全產業鏈都自己做,肯定是全產業鏈大家一起共同配合的。

                          問:李博士好,現在的電池,大家對電池的散熱要求比較高,到固體電池的時候,對散熱要求是保持行的,還是要降低?

                          我們知道,負極現在常用的是石墨材料,石墨材料克容量是370,那麼鋰金屬作為負極的話,它的克容量是多少?3800,現在石墨材料的10倍,所以鋰金屬一定是最好的選擇,不過現在在技術路徑上,用不了,所以就有了現在用的液態的鋰離子電池。

                          從原料角度來選擇,剛才已經簡單的把我們的技術路線簡單的介紹了,從材料角度來說,就是上一頁片子里介紹的那些。

                          今日关键词:辽宁抚顺市地震