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固态电池比锂电池好在哪?让戴森愿为它砸14亿美元

时间:2016-08-30 作者:网络整理 阅读:
近日,英国富豪詹姆斯·戴森(James Dyson)表示,将会出资 14 亿美元,兴建一座电池工厂,推进电池技术的发展……
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继钛酸锂电池被格力电器力挺后(详细报道点击链接),动力电池市场又传来一则消息:固态电池也要受到追捧了。uDsEETC-电子工程专辑

近日,英国富豪詹姆斯·戴森(James Dyson)表示,将会出资 14 亿美元,兴建一座电池工厂,推进电池技术的发展,这对他以及以他命名的公司都将是一场豪赌。而外界关注的是——他们将会生产什么类型的电池。
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戴森公司是一家为吸尘器、洗衣机、自动吸尘器以及手持吸尘器设计与研发新技术的公司,产品以高逼格高价格著称,当然一分钱一分货也确实好用,其工业设计甚至媲美巅峰时期的乔布斯。2015 年,戴森公司以 9,000 万美金收购了固态电池企业 Sakti3 ,当时戴森曾表示将会投资近 10 亿美元大量生产固态电池。因此,外界认为,上述工厂将担负量产固态电池的责任。uDsEETC-电子工程专辑

马斯克看衰固态电池 王传福曾否定钛酸锂电池

与电动汽车常用的锂电池相比,固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池。Sakti3 公司的固态电池采用薄膜沉积技术进行生产,电池内部没有液体电解质,取而代之的是一种“夹层”设备,该“夹层”既能充当隔离器,阻止正负电极的接触反应;又能充当电解质,保证电离子间的的正常传输。
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全固态电池有一个很突出的优点,安全性比液态锂电池要高许多,不易发生爆炸。由于锂离子电池的电解液为有机液体,在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的机会都会升高。而固态电池中间的电解质全是固体,而非液态,因此不会出现上述问题。uDsEETC-电子工程专辑

锂离子电池是一种二次电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。使用全固态电解质后,锂离子电池的适用材料体系也会发生改变,最为核心的一点是可以不必使用嵌锂的石墨负极,而是直接使用金属锂来做负极,这样可以明显减轻负极材料的用量,使得电池的能量密度有明显提高。而能量密度的提高则有利于把电池做得更加轻便。uDsEETC-电子工程专辑

此外,还有一个特点非常值得期待,全固态电池可以经过进一步的最佳化,变成柔性电池。全固态电池在轻薄化后,再通过使用适当的封装材料,制成的电池可经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减,从而带来更多的功能和体验。uDsEETC-电子工程专辑

按理,上述优势应该让固态电池备受业界追捧,不过,固态电池还面临生产工艺待提高、成本待下降的发展瓶颈,因此未能成为动力电池的主流产品。uDsEETC-电子工程专辑

特斯拉 CEO 埃隆·马斯克( Elon Musk )就曾表示不看好固态电池的前景,他认为,固态电池生产成本难以下降至当前的锂电池生产成本的水平。分析师们也一致认为未来十年内看不到固态电池广泛应用的希望。uDsEETC-电子工程专辑

无独有偶,比亚迪董事长王传福也曾对钛酸锂电池表达过否定的态度。王传福认为,钛酸锂电池可能会在局部地区,特别是极低温度下获得市场,但它还需要“苦练内功”。uDsEETC-电子工程专辑

马斯克王传福有“私心” 动力电池需要更多可能

需要指出的是,马斯克与王传福分别是三元锂电池与磷酸铁锂电池的坚定“拥护者”,因此固态电池与钛酸锂电池被看衰,虽然有自身技术不足的原因,但也与马斯克和王传福的立场有关。
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特斯拉电动汽车搭载的三元锂电池(来源:Flickr/Wesley Fryer CC BY 2.0)uDsEETC-电子工程专辑

当前动力电池市场,三元锂电池与磷酸铁锂电池当道,不过这两种电池也存在发展瓶颈。比如三元锂电池,它有续航高的优势,特斯拉的电动汽车搭载三元锂电池,续航里程可以达到 500 多公里,但三元锂电池稳定性较差,需要极高的电池管理系统技术,否则易在激烈碰撞下自燃甚至爆炸。uDsEETC-电子工程专辑

磷酸铁锂电池的优势在于稳定,但其劣势是能量密度低,续航能力差。磷酸铁锂电池的能量密度在 100~120WH / KG ,而 NCA (镍钴铝)和 NCM (镍钴锰)三元材料电池能量密度相比磷酸铁锂要高出 50 %,目前普遍在 150-180 Wh / kg ,特斯拉的 NCA 三元材料电池能量密度据报道已经达到 200 Wh / kg 。uDsEETC-电子工程专辑

电池续航与电池安全不能兼容,是当前动力电池发展的尴尬现状。企业出于“话语权”的需要,有“私心”无可非议,但动力电池行业发展则需要放下“私心”,拥抱更多的可能。uDsEETC-电子工程专辑

钛酸锂电池具有寿命长、安全、可实现快充、耐宽温的优势,但其能量密度接近磷酸铁锂电池,未来随着电池能量密度不断提高,这类电池将大有作为。uDsEETC-电子工程专辑

固态电池的最大优势在于安全与高续航。安全性上文已经有所表述,续航方面,据媒体报道, 去年Sakti3 声称已制造出能量密度达每公升 1.1 千瓦时的电池,这一能量密度要比锂离子电池的高大约 50%,电池蓄电量是特斯拉现在使用的锂电池的两倍,如果其能降低生产成本并把电池容量扩充到汽车使用级别,将会对特斯拉造成非常大的威胁。uDsEETC-电子工程专辑

虽然固态电池的优势颇多,但从目前的研发成果来看,情况并不乐观。专家估计,即使是最普通的真空吸尘器如果采用固态电池技术,也将耗资 2,000 美元。uDsEETC-电子工程专辑

以上,固态电池与钛酸锂电池都准备搅局动力电池市场了,马斯克与王传福怎么接招?目前特斯拉的大招是在 Nevada Gigafactory 投入50亿美金建造超大锂离子电池厂,据称可让锂电池的生产成本下降 30%。uDsEETC-电子工程专辑

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