固態(tài)電池技術果真市場化了？

時間:2020-07-08 08:32來源:中國電池聯(lián)盟 作者:龍闕
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       2020年Q2，電動汽車交付市場，特斯拉交了一份漂亮的“答卷”，9萬多輛新車的成績，遠超7.2萬輛的預期；推遲的高考，也如約而至。先在這里，祝愿所有學子“金榜題名”，“馬踏長安”！
 
       由于銷量過盛，特斯拉不得不像供應商LG化學提出增加電池采購的需求。為此，LG化學韓國吳倉工廠，還需要改造產線以滿足特斯拉的需求。此外，特斯拉還與松下擴大了在內華達的生產規(guī)模。
 
       不過，特斯拉在追加、擴產的同時，卻取消了在柏林工廠生產電池的計劃。毋庸置疑，產銷兩旺的特斯拉，此時選擇縮減柏林工廠的規(guī)模，應該是受疫情的影響。
 
       電動化進程發(fā)展到今天，當動力電池發(fā)展面臨三元材料和磷酸鐵鋰路線走到技術天花板的窘迫之際，固態(tài)電池技術路線被看成是下一個動力電池風口。從鋰電“市場霸主”中日韓，到“技術之王”美利堅，再到“后起之秀”歐洲列國，無一不是蠢蠢欲動，試圖占領固態(tài)電池的戰(zhàn)略高地。
 
       但是，從行業(yè)各大企業(yè)戰(zhàn)略布局來來看，不論是日本的豐田和松下，還是國內的寧德時代和贛鋒鋰業(yè)，或者是車企巨頭特斯拉、大眾、寶馬等放出的信息，固態(tài)電池商業(yè)化的大好局面似乎已經到來。而事實上，現(xiàn)實是骨感的。
 
       固態(tài)電池研究始于上個世紀八十年代，迄今為止還只是在第一步打轉，仍舊處于實驗室研究階段。即便是越過了實驗室階段，也要經歷一輪又一輪的小試、中試，攻克諸多生產技術和工藝等方面的難關，才可以最終實現(xiàn)產業(yè)化。
 
       誠然，電池技術的進步，需要全產業(yè)鏈相互協(xié)調和配合才能完成。在當下與其配套的設備、工藝等還不成熟，甚至連技術路線都不確定，生產設備都沒有的情況下，談論固態(tài)電池的商業(yè)化顯然為時尚早。電池生產工藝和設備難題，赫然成了牽絆電池技術路線發(fā)展的問題之一。
 
       以鋰電池為例，生產工藝及其復雜，大致可分為極片制作、電芯制作和電池組裝三個工段，而極片制作工藝又包括電極漿料制備、電極漿料涂布、輥壓、分切、極耳焊接等工序；電芯制造工藝又主要包括卷繞或疊片、入殼封裝、注入電解液、抽真空并封裝等；電池組裝工藝主要包括化成、分容、組裝、測試等。
 
       固態(tài)電池作為鋰電池的一種，拋開芯片制造的難度不談，鋰用作負極材料的制備，堪比芯片制造的難度，因為鋰極容易與空氣中的氧氣和水分發(fā)生反應，且還不耐高溫，這就給固態(tài)電池的生產組裝和實際應用中帶來了極大的困難。
 
       以硫化物固態(tài)電解質為例，因為硫化物基固態(tài)電解質對空氣極為敏感，特別容易氧化，稍微遇到一點水氣還容易產生硫化氫這樣的有毒氣體，這意味著其生產環(huán)境的控制將十分苛刻，需要隔絕水分與氧氣，并且還會產生有毒氣體。
  
       然而，理論上硫化物電解質的生產環(huán)境需要嚴格隔絕水分和氧氣，但在實際操作中幾乎不可能，因為硫化物難免不和空氣中的水分反應生成硫化氫氣體，所以這種電解質必須采用冷壓技術在惰性氛圍下進行生產。而這樣制造出來的電解質，微觀層面仍有空隙和晶界空格，無法做到完全致密，這樣充電循環(huán)過程中鋰枝晶就在會空隙中生成，最終導致電解質破碎，電池短路。
 
       再比如，在薄膜型氧化物電解質的制造中，由于傳統(tǒng)的涂布法無法控制粒子的粒徑與膜厚，成膜的均勻性比較低，只有真空鍍膜法才能夠較好保持電解質的均勻性。所以，薄膜型固態(tài)電池產品多采用真空鍍膜、磁控濺射、脈沖激光沉積、化學氣相沉積等方法生產，對設備要求極高，制備工藝也很復雜，不利于大規(guī)模生產，導致生產效率低下，成本高昂。所以，目前即使是少數(shù)商用的薄膜型固態(tài)電池，也都只是用在對價格極其不敏感的航空航天、以及心臟手術領域。
 
       此外，固態(tài)電池的生產流程、工藝方式和傳統(tǒng)鋰電池也是完全不一樣的，雖然理論上固態(tài)電池和當下鋰電池在封裝技術上大同小異，但電解質膜片和正負極極片的制備上卻是全新的。例如，制備固態(tài)電解質或正極材料，需要采用射頻濺射、射頻磁控濺射等各種濺射技術，甚至用3D打印技術；制備金屬鋰負極需要采用真空熱氣相沉積技術。而這些技術如何實現(xiàn)大規(guī)模應用，目前也是重大挑戰(zhàn)。
 
       推動電池技術發(fā)展，提高電池生產水平，最近簡單，也是最笨的辦法，自然是提升電池從業(yè)人員的制造技能水平。為了更好的推行電池制造職業(yè)技能等級制度，進一步落實國務院《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020 年）》的要求，健全電池制造技術技能人才評價體系，完善電池制造職業(yè)崗位規(guī)范，全面提高電池制造職業(yè)從業(yè)者專業(yè)水平，中國電子節(jié)能技術協(xié)會、中國綠色供應鏈聯(lián)盟電池專委會、中國電子節(jié)能技術協(xié)會電池專委會將于8月在蘇州舉辦國家電池行業(yè)職業(yè)等級評價（高級）培訓，現(xiàn)面向全國招生。
 
       本屆培訓班邀請國內著名專家講課，主要涉及目前熱門的氫燃料電池、動力鋰離子電池技術、鉛酸電池技術、電池材料、電池應用技術、儲能電池、電池設備、電池回收再生、電池梯次利用技術、電池材料、電池檢測等專題，內容充實、新穎、實用。
 
       培訓范圍主要涉及目前熱門的氫燃料電池、動力鋰離子電池技術、鉛酸電池技術、電池材料、電池應用技術、儲能電池、電池設備、電池回收再生、電池梯次利用技術、電池材料、電池檢測等專題。
 
       培訓對象主要包括電池產業(yè)鏈的企事業(yè)單位負責人、技術領導；企事業(yè)單位負責生產、研發(fā)管理人員、標準化體系管理人員、檢測/采購/運行等相關部門負責人員；應用領域的有關負責人和相關業(yè)務人員；涉及電池管理系統(tǒng)、咨詢、研究、檢測服務及第三方機構等相關人員；各級政府負責新能源電池和綜合利用工作的領導及管理人員；希望系統(tǒng)學習電池相關知識，提高新能源電池領域專長的位以及中、高等院校相關專業(yè)的師生等均可報名參加學習。
 
       培訓內容主要包括國家政策專題、電池生產基礎知識專題、電池生產工藝及安全生產專題、電池生產設備專題、電池品質管理與檢測專題、行業(yè)與技術發(fā)展專題等，細分為鋰離子電池政策專題、鉛蓄電池政策專題、氫燃料電池政策專題、電池應用領域政策專題、鋰離子電池行業(yè)標準專題、電化學基礎知識及電池基本原理、電池技術及工藝未來發(fā)展趨勢等。
 
       此外，為保障國家（或國家行業(yè)）標準編制工作的順利開展，使各標準參編單位明晰標準編制的有關要求，由中國電子節(jié)能技術協(xié)會團體標準電池回收標準工作組受理，電池聯(lián)盟提出的“動力鋰電池回收設備通用技術要 求”等5項團體標準項目計劃現(xiàn)已下達（具體標準見附件一）為保證項目完成質量，現(xiàn)面向社會征集項目計劃參編單位，有關事項如下：
 
       一、參編單位資格條件：參編單位應在動力鋰電池回收設備制造領域具有較高的行業(yè)知名度。
 
       二、參編單位享有的權利與義務：有權在項目中列入企業(yè)名稱及項目起草人姓名；享有優(yōu)先參與本項目制修訂工作的權利；參編單位需照要求按時參加項目編制定的各項工作，并按時完成工作組分配的 項目工作任務。
 
       三、申請要求：企業(yè)按照要求填寫好回執(zhí)表（見附件）并加蓋公章于2020年7月20日前將回執(zhí)表反饋至工作組。
 

       聯(lián)系方式： 

 

       中國電子節(jié)能技術協(xié)會電池專委會

       地址：北京市海淀區(qū)復興路34號院25號樓 

 

       聯(lián)系人：齊老師

       電話：15004658813

       郵 箱：2251217746@qq.com

       dccl@m.astra-soft.com

 

       中電能協(xié)團體標準電池回收標準工作組 

 

       聯(lián)系人：楊老師

       電 話：13522352490
       郵 箱：997444040@qq.com

 

       附件一：標準制定情況表

 

 
       附件二：參編單位回執(zhí)表
 

(責任編輯：子蕊)
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