车规级全固态锂金属电池“迈向”720Wh/kg

高工锂电 · 公众号 · · 2024-04-07 19:25

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固态电解质和负极材料是全固态电池最为核心的研究方向。

近日，太蓝新能源宣布，已成功研发出世界首块车规级全固态锂金属电池，单体容量为120Ah，实测能量密度达到了720Wh/kg。

官方信息显示，太蓝新能源此次发布的全固态锂电池，其正极采用高克容量、长循环富锂锰基材料，负极则采用了超宽、超薄且兼具高循环稳定性和高倍率的复合锂金属基材料。

同时，为了解决全固态锂电池的固-固界面阻抗问题，该固态电池还搭配了太蓝新能源独有的高性能氧化物复合固态电解质。

此次太蓝新能源在“车规级全固态锂电池”方面取得的进展，推动了全固态锂金属电池关键技术的研发进程与产业化落地。

从全固态电池材料端的技术路线和发展进程来看，固态电解质和负极材料是最为核心的研究方向。

电解质方面，目前的瓶颈主要在于电导率与固-固界面接触难题影响着电池的循环性能与倍率性能。

一方面，固体电解质的锂离子电导率偏低，相比液态电解液电池阻抗大；另一方面，固体电解质与电极之间的接触面积较小，内阻较大，且界面间的反应机制尚不明确，难以保持长期稳定的接触。

高工锂电了解到，为了提高电导率、降低内阻、改善界面接触，目前以太蓝新能源为代表的大部分企业采取了无机-有机复合电解质膜策略，通过借鉴聚合物电解质容易形成良好界面的特性，将传统的氧化物无机电解质与聚合物电解质进行复合成膜，能够显著改善界面阻抗。

负极方面，现阶段固态电池的负极材料主要分为金属锂负极、碳基负极以及氧化物负极这三大类。其中，金属锂被业界普遍认为是固态电池负极材料发展的终极目标。

由于固态电解质在全固态电池中占比较高，一般在22%以上，而高比能电芯的电解液和隔膜的质量占比仅在10%左右。单纯从能量密度来看，固态电池与与液态锂电池相比不存在优势。

因而为了提高能量密度，负极材料引入具备着高容量、低电位等显著优势的锂金属材料成为必然。据了解，采用金属锂作为负极，有望提升电池40-50%的能量密度。

此外，在成本方面，锂金属负极固态电池在材料成本和加工成本方面均低于其他类型的电池，其总成本相较传统的液态锂离子电池可降低14%。

值得注意的是，锂金属负极的缺点也很明显，锂金属晶枝的刺穿效应会导致电池容易失控失火甚至爆炸，安全性能不容乐观，这也与固态电池解决锂电池安全隐患的初衷相违背。

尽管全固态电池被业内认为相较液态电池具备颠覆性的技术潜力，其技术落地与产业化仍有很长一段路要走。目前业内一致的观点是，全固态电池的大规模产业化要等到2030年。

宁德时代董事长曾毓群在近期接受采访时曾表示，全固态电池这项备受关注的技术还不够完善，缺乏耐久性，而且依然存在安全问题，将这种电池推向市场还有很多困难。

今年以来，多家固态电池企业的技术进展已多次“掀动”市场情绪。然而电池的技术验证周期是按年为时间单位的，情绪回归理智后，产业也将回归到技术路线与市场应用的实力考量中去。