新材料新技术助攻 固态电池产业化加速
发布日期：2019-09-26 浏览次数：1869
新材料新技术助攻 固态电池产业化加速
摘要当前，包括主机厂、电池厂和科研机构都在积极研发固态电池。其中电池企业以中国为主，而主机厂和科研机构则是以欧美日为代表
在能量密度和安全性能提升的双重驱动下，固态电池在2019年的产业化进程明显加速。
日前，台湾固态电池企业辉能科技与爱驰汽车签署了战略合作协议。双方会着重在辉能MAB固态电池包与模块技术的联合研制与优化，及针对MAB电池包开发的先进智能电池全生命周期管理系统。
中长期，双方计划将深化至新车型开发合作及固态电池生产技术授权、投资/入股国内落地生产项目等层面，在技术端、生产端、资本端展开合作，共同推进动力固态电池商业化落地。
在此之前，辉能科技还和蔚来汽车、天际汽车和南都电源等主机厂和电池企业签署了，战略合作协议，双方在推动固态电池产业化方面达成了合作。
其中，辉能科技与上述车企的短期合作目标都是围绕于辉能科技的MAB固态电池包与模块技术，有助于推动固态电池在电动汽车上的应用，为新能源汽车市场的发展提供新的技术路线。
据了解，辉能科技通过内部串并联，电芯可以组成一个大的复合式电池芯。它节省掉外部串联所需的打线、金属柄或金属棒等，既降低阻值，减少发热问题的产生。此时，保护系统、冷却系统、BMS系统就可得到简化，同时重量/体积成组效率得以增加。这是辉能固态电池PACK能量密度能够超过液态电池的主要因素。
当前，包括主机厂、电池厂和科研机构都在积极研发固态电池。其中电池企业以中国为主，而主机厂和科研机构则是以欧美日为代表。
目前全球布局固态电池的公司和机构超过46家，国内外企业和资金主要围绕三个路径进行布局，分别是：聚合物电解质和无机电解质的氧化物、硫化物。锂二次电池根据电解质不同可分为液态锂电池、混合固液态电解质锂电池和全固态里电池三大类别。
国内方面，包括清陶能源、辉能科技、赣锋锂业、万向一二三、卫蓝新能源、珈伟股份、巨电新能源等中国锂电池企业，都在建设固态电池产线甚至已经投产，向固态电池产业化迈出了关键的步伐。
国际方面，丰田、日产雷诺、通用都加紧固态电池的研发与产业化布局，包括福特、宝马、奔驰、现代等多家车企也在关注固态电池技术。
不过，从目前整体情况来看，尽管2019年固态电池产业化取得了较大进展，但依然无法实现大规模量产和成熟应用。成本、安全性以及原材料等问题依然是阻碍固态电池商业化的重要因素。
不过，需要注意的是，当前有越来越多企业在通过研发新的制造工艺和材料逐步完善和提升固态电池的性能，从而解决固态电池产业化面临的困难。
下面就来看看国内外固态电池领域都有哪些新技术、新材料和新进展吧。
新技术
1、Prieto 3D固态锂离子电池技术
创业公司Prieto Battery宣布其开发的3D固态锂电池通过了一系列的UL和IEC（国际电工委员会）锂离子化学标准测试，有助于加速推进其3D固态锂电池的商业化进程。
Prieto电池的技术是基于一种新型的三维结构，其中高表面负极和共形涂层聚合物电解质以高通量的方式通过电化学方法制成。这项技术的关键在于Prieto的3D电极与锂离子导电聚合物电解质共形涂层的能力。
2、3D打印固态电池
总部位于硅谷的创业公司KeraCel与日本汽车零部件制造商Musashi Seimitsu Industry（武藏集团）建立了战略合作伙伴关系的投资，以推动其3D打印电池技术的开发和商业化。
KeraCel正在开发并推出使用专有3D打印方法制造的固态电池。KeraCel电池中使用的固体材料是陶瓷。在KeraCel的方法中，陶瓷材料层非常薄，减少了非活性材料的开销量，并增加了潜在的能量密度。
KeraCel承诺推出突破性的固态电池设计和制造方法，其使用陶瓷电解质，锂金属负极和3D打印技术生产的固态电池比现有的锂电池能量密度增加2-3倍，或者相同的能量水平下成本降低一半。
3、澳大利亚联手日本研发新型固态锂电池
澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）宣布和日本化学品制造商Piotrek达成协议，双方将合作研发固态锂电池。
CSIRO将与Piotrek合作开发下一代锂电池用固体聚合物电解质（SPE），采用CSIRO专有的RAFT（可逆加成 - 断裂链转移）聚合物技术和Piotrek的离子导电聚合物（ICP）技术。
RAFT技术能够扩展不同类型的电池通用性，并降低设备的组装和制造成本。而ICP技术则使整个固态锂电池性能更加稳定。
4、比利时新型工艺研发400Wh/L固态电池
比利时微电子研究中心Imec和Energy Ville开发出一种能量密度为400Wh/L的固态电池，可在两小时内充满电。该生产过程也具有液体电解质的电池非常相似。
Imec的研究人员开发了依赖于固体纳米复合电解质和由磷酸铁锂及锂金属阳极制成的标准正极组合的工艺。固体电解质具有高达10ms/cm的极高导电率，并且根据Imec压力释放，具有甚至更高导电率的潜力。
新材料
1、宾夕法尼亚州立大学开发新型固体电解质
宾夕法尼亚州立大学开发出一种新的固体聚合物电解质，该电解质将允许锂离子容易地通过它，同时还限制或防止在充电阶段锂枝晶生长。
增强的SEI生产电解质是由聚合锂盐，氟化锂纳米粒子和氧化石墨烯片组成的反应性聚合物复合物，有助于进行固态电池的进一步发展。
2、万向一二三采用新型材料研发固态电池
万向一二三和Ionic Materials联合对外宣布，全固态电池研发取得里程碑式进展。
通过将Ionic Materials公司先进的导电离子聚合物与A123的新一代三元/石墨锂离子化学相结合，万向一二三和Ionic Materials公司共同开发出一款具有高能量密度，高安全且不使用易燃液体电解质的电池。通过不使用诸如金属锂等特殊电极，具有固体聚合物电解质的全固态电池将更快推出市场。
新进展
1、美企研发432Wh/kg固态电池
美国新能源公司SF Motors旗下部门TeraWatt Technology宣布推出4.5Ah固态电池设计原型，而且该电池的能量密度达到创纪录的432Wh/kg（1122Wh/L）。
这款4.5Ah下一代固态电池品牌名为TERA3.0，将于2021年面向部分早期用户推出，在2022年全面上市。同时，TeraWatt Technology将继续迭代TERA3.0设计线，并进一步研发其他电池设计，包括不同的电池模式、尺寸和能量容量。
2、Solid Power新建固态电池产线
美国固态电池公司Solid Power宣布将建立一条固态电池试产线，与宝马、福特等合作伙伴进行的研究试验开发生产级ASSB（全固态电池）。
3、固态电池技术开发商Ilika扩充产线
英国固态电池技术开发商Ilika宣布已在汉普郡开设了一家新工厂，建设一条预试生产线以开发和生产固态电池。Ilika的新设施的部分资金获得了法拉第电池挑战项目提供的500万英镑。
新材料新技术助攻 固态电池产业化加速
摘要当前，包括主机厂、电池厂和科研机构都在积极研发固态电池。其中电池企业以中国为主，而主机厂和科研机构则是以欧美日为代表
在能量密度和安全性能提升的双重驱动下，固态电池在2019年的产业化进程明显加速。
日前，台湾固态电池企业辉能科技与爱驰汽车签署了战略合作协议。双方会着重在辉能MAB固态电池包与模块技术的联合研制与优化，及针对MAB电池包开发的先进智能电池全生命周期管理系统。
中长期，双方计划将深化至新车型开发合作及固态电池生产技术授权、投资/入股国内落地生产项目等层面，在技术端、生产端、资本端展开合作，共同推进动力固态电池商业化落地。
在此之前，辉能科技还和蔚来汽车、天际汽车和南都电源等主机厂和电池企业签署了，战略合作协议，双方在推动固态电池产业化方面达成了合作。
其中，辉能科技与上述车企的短期合作目标都是围绕于辉能科技的MAB固态电池包与模块技术，有助于推动固态电池在电动汽车上的应用，为新能源汽车市场的发展提供新的技术路线。
据了解，辉能科技通过内部串并联，电芯可以组成一个大的复合式电池芯。它节省掉外部串联所需的打线、金属柄或金属棒等，既降低阻值，减少发热问题的产生。此时，保护系统、冷却系统、BMS系统就可得到简化，同时重量/体积成组效率得以增加。这是辉能固态电池PACK能量密度能够超过液态电池的主要因素。
当前，包括主机厂、电池厂和科研机构都在积极研发固态电池。其中电池企业以中国为主，而主机厂和科研机构则是以欧美日为代表。
目前全球布局固态电池的公司和机构超过46家，国内外企业和资金主要围绕三个路径进行布局，分别是：聚合物电解质和无机电解质的氧化物、硫化物。锂二次电池根据电解质不同可分为液态锂电池、混合固液态电解质锂电池和全固态里电池三大类别。
国内方面，包括清陶能源、辉能科技、赣锋锂业、万向一二三、卫蓝新能源、珈伟股份、巨电新能源等中国锂电池企业，都在建设固态电池产线甚至已经投产，向固态电池产业化迈出了关键的步伐。
国际方面，丰田、日产雷诺、通用都加紧固态电池的研发与产业化布局，包括福特、宝马、奔驰、现代等多家车企也在关注固态电池技术。
不过，从目前整体情况来看，尽管2019年固态电池产业化取得了较大进展，但依然无法实现大规模量产和成熟应用。成本、安全性以及原材料等问题依然是阻碍固态电池商业化的重要因素。
不过，需要注意的是，当前有越来越多企业在通过研发新的制造工艺和材料逐步完善和提升固态电池的性能，从而解决固态电池产业化面临的困难。
下面就来看看国内外固态电池领域都有哪些新技术、新材料和新进展吧。
新技术
1、Prieto 3D固态锂离子电池技术
创业公司Prieto Battery宣布其开发的3D固态锂电池通过了一系列的UL和IEC（国际电工委员会）锂离子化学标准测试，有助于加速推进其3D固态锂电池的商业化进程。
Prieto电池的技术是基于一种新型的三维结构，其中高表面负极和共形涂层聚合物电解质以高通量的方式通过电化学方法制成。这项技术的关键在于Prieto的3D电极与锂离子导电聚合物电解质共形涂层的能力。
2、3D打印固态电池
总部位于硅谷的创业公司KeraCel与日本汽车零部件制造商Musashi Seimitsu Industry（武藏集团）建立了战略合作伙伴关系的投资，以推动其3D打印电池技术的开发和商业化。
KeraCel正在开发并推出使用专有3D打印方法制造的固态电池。KeraCel电池中使用的固体材料是陶瓷。在KeraCel的方法中，陶瓷材料层非常薄，减少了非活性材料的开销量，并增加了潜在的能量密度。
KeraCel承诺推出突破性的固态电池设计和制造方法，其使用陶瓷电解质，锂金属负极和3D打印技术生产的固态电池比现有的锂电池能量密度增加2-3倍，或者相同的能量水平下成本降低一半。
3、澳大利亚联手日本研发新型固态锂电池
澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）宣布和日本化学品制造商Piotrek达成协议，双方将合作研发固态锂电池。
CSIRO将与Piotrek合作开发下一代锂电池用固体聚合物电解质（SPE），采用CSIRO专有的RAFT（可逆加成 - 断裂链转移）聚合物技术和Piotrek的离子导电聚合物（ICP）技术。
RAFT技术能够扩展不同类型的电池通用性，并降低设备的组装和制造成本。而ICP技术则使整个固态锂电池性能更加稳定。
4、比利时新型工艺研发400Wh/L固态电池
比利时微电子研究中心Imec和Energy Ville开发出一种能量密度为400Wh/L的固态电池，可在两小时内充满电。该生产过程也具有液体电解质的电池非常相似。
Imec的研究人员开发了依赖于固体纳米复合电解质和由磷酸铁锂及锂金属阳极制成的标准正极组合的工艺。固体电解质具有高达10ms/cm的极高导电率，并且根据Imec压力释放，具有甚至更高导电率的潜力。
新材料
1、宾夕法尼亚州立大学开发新型固体电解质
宾夕法尼亚州立大学开发出一种新的固体聚合物电解质，该电解质将允许锂离子容易地通过它，同时还限制或防止在充电阶段锂枝晶生长。
增强的SEI生产电解质是由聚合锂盐，氟化锂纳米粒子和氧化石墨烯片组成的反应性聚合物复合物，有助于进行固态电池的进一步发展。
2、万向一二三采用新型材料研发固态电池
万向一二三和Ionic Materials联合对外宣布，全固态电池研发取得里程碑式进展。
通过将Ionic Materials公司先进的导电离子聚合物与A123的新一代三元/石墨锂离子化学相结合，万向一二三和Ionic Materials公司共同开发出一款具有高能量密度，高安全且不使用易燃液体电解质的电池。通过不使用诸如金属锂等特殊电极，具有固体聚合物电解质的全固态电池将更快推出市场。
新进展
1、美企研发432Wh/kg固态电池
美国新能源公司SF Motors旗下部门TeraWatt Technology宣布推出4.5Ah固态电池设计原型，而且该电池的能量密度达到创纪录的432Wh/kg（1122Wh/L）。
这款4.5Ah下一代固态电池品牌名为TERA3.0，将于2021年面向部分早期用户推出，在2022年全面上市。同时，TeraWatt Technology将继续迭代TERA3.0设计线，并进一步研发其他电池设计，包括不同的电池模式、尺寸和能量容量。
2、Solid Power新建固态电池产线
美国固态电池公司Solid Power宣布将建立一条固态电池试产线，与宝马、福特等合作伙伴进行的研究试验开发生产级ASSB（全固态电池）。
3、固态电池技术开发商Ilika扩充产线
英国固态电池技术开发商Ilika宣布已在汉普郡开设了一家新工厂，建设一条预试生产线以开发和生产固态电池。Ilika的新设施的部分资金获得了法拉第电池挑战项目提供的500万英镑。
