钜大LARGE | 点击量:1475次 | 2019年03月01日
电动汽车电池争夺战?丰田固态电池打败华为石墨烯
时下电动汽车取代燃油车趋势已不可逆转,但在续航里程所需的储能密度上,传统的三元锂电池已不能满足需求,因而急需新的电池技术路线破局,丰田固态电池及华为石墨烯则是两种截然不同路线,两者谁将会胜出?
1、三元锂电池技术瓶颈?
据公开资料显示,三元锂电池和磷酸铁锂电池是当前主流的两种电动汽车电池技术,磷酸铁锂电池因为安全性高被用于电动客车市场,三元锂电池则因为储能密度高而被用于电动乘用车市场,然却因为三个方面瓶颈成为电动汽车发展危机;
其一,三元锂电池储能密度提升空间有限,其极限值不高于500WH/KG;其二,三元锂电池成本居高不下,当前特斯拉采用的2170号电池为255美元/KWH,由此提升了电动汽车价格及普及应用难度;其三,三元锂电池所需锂和钴等稀有金属,在全球储量有限及分布不均衡,暗藏着电动汽车发展危机;
2、石墨烯电池技术瓶颈?
正是由于看到了三元锂电池暗藏危机,为了避免电动汽车发展受制于人,我国才有不少机构及企业致力于新材料电池开发,其中尤以浙江大学及华为的石墨烯电池最为知名;
据悉,石墨烯是目前发现最薄、强度最大及导电导热性能最好的一种新型纳米材料,是一种由碳原子SP2杂化方式形成的蜂窝平面薄膜,一种只有单原子层的准二维材料,因此又称单原子层石墨,分为石墨烯粉体及石墨烯薄膜两大类,主要生产办法有机械剥离法、氧化原法、碳化硅外延法三种;
然而,华为石墨烯基锂电池只是将石墨烯作为一种介质加入锂电池,起到散热和提高寿命的作用,并不是真正的石墨烯电池,浙江大学研制的新型铝-石墨烯电池,虽然摆脱了锂及钴等贵金属依赖,改用更为便宜的铝金属,但是储能密度上仍低于三元锂电池,同时还只是停留在实验室产品,距离大规模商用还有一段距离;
3、丰田固态电池异军突起?
相对于中国孜孜以求的石墨烯电池路线,日本丰田却紧抓固态电池及氢燃料电池研发,并计划到2020年用固态电池去打锂电池,因为相对于储能密度最高2170号电池的300KWH/KG,当前固态电池储能密度已高达400KWH/KG,未来更有可能提升到900KWH/KG,如能用于电动汽车,其续航里程焦虑将不复存在;
业内人士指出,固态电池是一种使用固体电极及固态电解质的电池,传统液态锂电池则固体电极及液态电解质,两者充放电技术原理一致,都是通过锂离子在从正极到负极再到正极的运动过程中完成,不过因为固态电池的电解质为固态,其高密度结构可以聚集更多带电锂离子,传导更大电流,进而提升电池容量,再加上固态电池由于没有液态电解质,不仅可以提升安全性,同时可以省去大量封存费用,从而降低电池使用成本;
然而,固态电池虽然通过改变电池结构,实现了提升电池使用安全性及电池储能密度的目标,对于解决电动汽车续航问题功不可没,但是固态电池仍未改变电池材料,其依旧面临着电池成本高昂及稀有金属材料缺乏危机,相对于当前三元锂电池200-300美元/KWH,如以现有技术生产固态电池,用于智能手机供电的电池成本为1.5万美元/KWH,用于电动汽车供电成本则为9000万美元/KWH,固态电池商用依旧任重而道远。
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