动力固态电池量产还需要3-5年 清陶新能源研究院何泓材专访

 2018-11-23
  
锂电世界讯:11月19日,清陶(昆山)能源发展有限公司(以下简称清陶发展)对外宣布,其建成的全国首条固态锂电池产线已于11月正式投产。这条总投资达1亿元的生产线产能规模为0.1GWh,已经批量生产出了第一批固态电池产品,目前可以日产1万颗电芯。为此,就固态电池的研发和应用,记者专访了清陶发展副总经理、清陶新能源材料研究院院长何泓材。

锂电世界讯:11月19日,清陶(昆山)能源发展有限公司(以下简称清陶发展)对外宣布,其建成的全国首条固态锂电池产线已于11月正式投产。

这条总投资达1亿元的生产线产能规模为0.1GWh,已经批量生产出了第一批固态电池产品,目前可以日产1万颗电芯。

为此,就固态电池的研发和应用,中国储能网记者专访了清陶发展副总经理、清陶新能源材料研究院院长何泓材。

清陶发展副总经理、清陶新能源材料研究院院长何泓材

我国处在国际先进甚至领先水平

中国储能网:全球来看,日本、韩国、德国、美国和中国都有不少企业在下注固态电池,其中日本产业经济省出资16亿日元,组织车企、电池企业和材料企业联合研发尤为引人瞩目。你如何评估全球这五个主要国家在固态电池上的发展水平和阶段?

何泓材:日本在固体电池方面的研究开始的较早,水平较高,尤其是在硫系固态电解质方面,日本丰田汽车公司(Toyota Motor Corp)近日披露了其全固态电池的框架,并计划于本世纪20年代初实现商业化。

韩国三大蓄电池厂商LG化学、三星SDI和SK创新同意联手开发核心电池技术,此外,它们将成立一个规模1000亿韩元(约合9000万美元)的基金,来打造下一代电池产业生态系统。

德国总理默克尔将计划拨发10亿欧元用于支持德国的一家电池生产商,同时也将资助一家电池研发机构,用于开发下一代的固态电池。德国政府的这一举措是为了减少德国车企对于中日韩电池供应商的依赖。大众和宝马公司也在大力发展固体电池,可能从2024或2025年开始批量生产。

美国QuantumScape获得1亿美元投资;位于美国科罗拉多州的汽车和飞机固态电池制造商Solid Power Inc日前获得2000万美元融资。

目前国内有多家科研单位多年的研发积累,也已经有多家企在固态电池研发及产业化上布局,例如清陶发展、CATL、珈伟股份、赣锋锂业、北京卫蓝等公司。

应该说目前各个国家在固态电池的研发水平相差不大,各国也都在加大投入发力推进固态电池产业化的进程。我国无论是研发和产业化进程方面都是处在国际先进甚至领先水平的,就看谁先能够将固态电池真正量产并实现应用。

中国储能网:回头来看,此前不少创业公司对固态电池的生产和应用的预估都过于乐观,固态电池研发的主要挑战有哪些?

何泓材:固态电池研发和生产的主要挑战主要在于:高离子导电率固态电解质材料的开发;固体与固体之间的接触界面高阻抗和稳定性问题;固态电池特需设备的开发等。只有这些挑战都能找到解决方案,固态电池才能够实现量产。不少创业公司可能仅仅在其中一两点上有自己的解决方案,最终还是没能实现固态电池的产业化。

氧化物体系固态电解质已量产

中国储能网:从材料体系来看,固态锂电池与液态锂电池的最大区别在于前者用固态电解质替代了电解液和隔膜。你们的固态电解质是自己解决?性能和成本现在是什么水平?从全球来看,哪家企业的固态电解质最为领先?

何泓材:清陶成立了自己的固态电池材料公司,目前已实现氧化物体系固态电解质的批量生产,成本较低。性能达到国际先进水平。苏州清陶新能源、美国Sakti3在无机陶瓷固态电解质,CATL、丰田、三星在硫化物电解质,国珈星际和法国博洛雷在聚合物电解质等方面发力。

中国储能网:固态电池走向商业化量产,我们国家在上游材料与国产化装备上是否能满足?

何泓材:近年来我国在上游设备和装备方面有了长足进步,在固体电池走向商业化量产过程中可以提供强力支持,同时清陶拥有自己的自动化设备设计、生产业务板块,可根据市场需求提供优质的设备。在材料方面,清陶也已经实现固态电池关键材料——固态电解质材料的批量生产,为固态电池量产奠定基础。

中国储能网:固态电池未来主要应用市场在哪里?

何泓材: 固态电池设计多元化,解决了安全性问题,可适用于多种应用领域。例如在目前液态电池应用的消费电子、及新能源车用动力电池领域可以应用,在目前液态电池所不能使用的领域也具有巨大的市场空间,比如高安全需求领域、柔性可穿戴器件等领域,还有薄膜类固态电池在可植入式和智能医疗设备、无线传感器等应用领域还有潜在巨大市场。在清陶的市场规划中,将优先将固态电池在高安全需求的特种领域以及柔性可穿戴领域进行推广,随着电池工艺水平的改进,电池一致性的提升,固态电池将逐渐进入新能源车用动力电池领域。

车用固态电池在进行小试

中国储能网:你们的小型固态电池今年内将实现量产,主要用于可穿戴、数码、军用电源。预计价格将在什么水平?未来成本下降的空间有多大?

何泓材:目前量产固态电池的价格将高于目前液态锂离子电池。但未来固态电池的成本具有较大的下降空间,一方面固态电池没有使用特别昂贵的原材料,目前的价格较高是由于目前的生产规模还相对较小;待今后生产规模提升之后,人力、管理和能源成本都可获得大幅下降,同时,产品一致性和产品良率也需要借助生产规模提升后得到改进,这都将直接带来固态电池成本降低;另一方面,固态电池的高安全性和优异的高温表现也使得电池PACK成本具有较大的下降空间。

中国储能网:你们是国内较早布局车用固态电池的企业,那么车用固态电池从实验室走向小试、中试和量产分别还需要多少时间?为什么?

何泓材: 车用固态电池小试目前已经在进行中,中试样车动力电池预期还需要2-3年时间,而量产可能还需要3-5年。主要是车用电池对电池一致性有较高要求,需要经过当前量产应用产品积累工艺经验,提升工艺水平;而且固态电池真正量产上车还需要定型车型的充分前期验证;清陶此次推出量产固态电池的同时,也在全力推进车用固态电池的开发与产业化。

中国储能网:固态电池何时可以用在储能领域?如何能达到储能应用领域高安全、低成本、长寿命以及回收要求?

何泓材:储能应用中,要求电池高安全、低成本、长寿命,而固态电池本身具有高安全、长寿命等特点,契合储能领域应用的要求,因此固态电池在储能领域也具备非常看好的应用前景。同时储能领域应用的规模都比较大,对电池一致性要求也很高,因此储能领域的应用需要等固态电池生产实现规模化,产品一致性得到明显提高,成本降下来之后,才能够真正实现储能领域的应用。另外由于固态电池高安全、长寿命,未来固态动力电池的梯次利用也将是储能领域应用的主要方案。

中国储能网:固态电池全生命周期如何管理运维?固态电池退役后该如何处理?是走梯次利用路线还是直接回收处理?

何泓材:固态电池全生命周期的管理运维和传统液态电池基本一致。相比于液态电池,由于不存在电解液泄露、干涸等问题,可具有更长的使用寿命和高安全性,因此固态电池将具有更高的梯次利用价值。当然,具体的需要根据退役之前的具体状态,来决定走梯次利用路线还是直接回收处理。清陶团队在电池梯次利用和回收处理也都有布局。

稿件来源: 中国储能网  
[ 作者:袁素 ] [ 查看:491 ]  [ 搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友
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