電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
目前，國際巨頭都在紛紛布局全固態電池技術，包括英國的邁克阿倫，還有戴森；德國的寶馬、大眾、奧迪、博世；美國的菲斯克；法國的博洛雷；日本的豐田、本田、東芝、日立；韓國的現代、三星等等。
（來源：公眾號“起點鋰電大數據”ID:weixin-lddsj作者：起點研究）
01
國際巨頭紛紛布局全固態電池
陸明博士解析，其任職的英國Ilika公司于2008年與豐田合作，豐田是固態電池第一梯隊公司。豐田早期在2007-2008年的時候，就已經著手全固態電池的研究，當時Ilika公司受豐田委托，開始研發全固態電池電解質。所以Ilika公司從2008年開始，做了豐田的項目已達5-6年的時間，是極早進入全固態電池研發范疇的公司。
目前，國際巨頭都在紛紛布局全固態電池技術，包括英國的邁克阿倫，還有戴森；德國的寶馬、大眾、奧迪、博世；美國的菲斯克；法國的博洛雷；日本的豐田、本田、東芝、日立；韓國的現代、三星等等。
陸明博士稱，大家比較關心國內的情況，我國的固態電池研究也并不落后，且起步也較早，國內的產量非常大，特別是液態電池的產量非常大。Ilika公司與國內非常多車企都有接觸，發現國內對固態電池方面跟得比較緊。
據知道，國內的兩大巨頭，寧德時代與比亞迪都有布局全固態電池，并且投入了非常大的人力與資金。國內市場上最早宣布量產全固態電池的是清陶，清陶宣布量產的產量是0.5GWh。
02
三大技術路線，誰能勝出？
今朝全固態電池緊要的技術路線方面，市場公認的可以分為三種，一種是聚合物，一種是硫化物，還一種是氧化物全固態電池。
每一種技術路線都有其優點與劣勢。豐田選擇是的硫化物路線，Ilika公司選擇氧化物路線，法國公司博洛雷選擇聚合物路線。
首先說一下豐田公司。豐田是最早進入全固態電池研究的公司。實際上可以把硫系與氧化物做一個比較：化學性能方面，氧化物固態電池的穩定性更高，硫系是比較差的。其它的指標如導電率、界面阻抗等方面，差別并不大。
出產成本方面，硫系出產成本比較高，氧化物方面成本較低。但是從集成方面看，硫系則更容易一些，氧化物則比較弱。
從聚合物看，與硫系及氧化物相比，不占優點。但是比如容易集成方面，還是有一些優點的。但聚合物固態電池的制造成本也是一個劣勢。法國博洛雷的固態電池實際上已配套了2000多輛汽車，但是熱管理方面無優點。聚合物固態電池要保證電池的溫差，對電池的熱管理要求高，造成的負擔較重，要花費較高的能量與成本，這新增了聚合物固態電池量產的難度。
市場認為硫系非常好，硫化物固態電池裝機后各項指標及示范效果都不錯。不過，豐田于2017、2018年的時候宣布三年后量產全固態電池，但實際上目前仍未量產。未量產的緊要原由，或者說最大的問題，一方面是硫系的化學穩定性比較差，導致產線要額外新增非常多的防護措施，設計方面也要想到更多防護方法，包括封裝。
另一方面是電池做好之后，操作過程中，這個電池在使用方面，是非常脆弱的。總的來說，硫系技術非常好，甚至在某種程度上超過氧化物，但是硫系全固態電池的商業化，最大的障礙是成本。
Ilika公司也考慮到這一點，所以選擇氧化物技術路線。氧化物也有技術難點，但是氧化物全固態電池的技術難點一旦沖破了之后，它在商用、大規模量產方面，成本競爭力就非常強。
當然，今朝還無法判斷哪種技術路線最終能夠勝出。但是通過Ilika公司的詳盡相關經驗看，陸明博士認為，倘若單純從技術方面去講，倘若是做學術、發文章的話，這是一個方面，但是將來大規模商用、量產的考慮，可能技術占一部分，但不是全部。
03
全固態電池制造工藝之絲網印刷
氧化物是電導率比較低，Ilika公司通過將中間的電解質做得非常薄，來彌補它的缺點。
據陸明博士解析，Ilika公司加工的全固態電池采用的工藝，是印刷工藝。今朝Ilika公司還在做一些探測，一旦材料和技術上有所沖破的話，未來商業化的前景是非常好的。為甚么呢？因為Ilika公司采用的是絲網印刷的技術，這個技術與傳統的薄膜電池，際上它的工藝路線是大體相當的，它最吸引人的地方是，可以依據絲網的模板印出不同形狀的電池，另外的優點是絲網印刷比較容易上量。
當然，絲網印刷也存在一些技術難點，比如要怎么樣保證電芯的一致性、要怎么樣控制它的呼吸（即充電與放電時的膨脹與收縮）等，這些都是技術難點。但難點一旦處理的話，它的量產成本將呈現直線式下降。
04
Ilika全固態電池正極
Ilika全固態電池的正極材料，與三元相同，目前采用111，能量密度可達到300Wh/Kg-350Wh/Kg；今年三季度后將采用811，持續提高能量密度，大概明年六月份可實現400Wh/Kg；811驗證之后，封裝將運用新技術，目標是達到480Wh/Kg；最終的目標是2025年達到550Wh/Kg這樣的要求。這個也是政策的要求。
陸明博士的補充：Ilika的最新動態方面，在三月前，即英國政府宣布居家令以后，Ilika當時舉辦了一個新股發行的活動，面向股東招股。當時在倫敦進行。原計劃是募集800萬英磅，但實際上超額認購，達到1500萬英磅。這說明在疫情這么嚴重的情況下，很多經濟活動都受到影響的情況下，Ilika仍獲超額認購近一倍，這說明市場對全固態電池極其看好。
05
互動交流環節（節選）
問：Ilika的負極材料有哪些？
陸明博士：負極方面，可能很多固態電池用的是鋰，但是我們不用鋰，原由是鋰太活躍了，我們采用的是硅碳組合。
問：可以多解析一下印刷技術嗎？這個技術難度在哪里？是尺寸還是厚度？
陸明博士：簡單解析一下印刷技術。不知道大家對太陽能光伏解有多少。實際上光伏的技術脈絡，最開始的時候是單晶硅，即單晶硅切片做成光伏板。但是單晶硅太貴，后來采用了多晶硅。多晶硅的轉化效率可能不如單晶硅，但是成本要低一些。但人們還是覺得成本過高，所以采用了絲網印刷，也就是薄膜太陽能。雖然薄膜太陽能的光電轉化效率要比前面兩種低，但可以非常低成本地量產。這與我們做固態電池的技術路線相近。我們一開始做固態電池的時候，采用的是做到單晶硅片上，但顯然，這并不適合使用于電動車。所以我們采用的是絲網印刷，筆直印正極，印負極。
印刷的過程中要加壓、要加溫度。這些是難點。
問：全固態電池將首先使用到哪種車型上？
陸明博士：全固態電池最終用于什么車型上，取決于PACK。今朝說可能為時尚早。
全固態電池也可以用于其它方面，比如手機與筆記本電腦。
問：全固態電池的加工要用到什么新材料？現有材料是造滿足氧化物全固態電池的加工？
陸明博士：現有的原材料體系能滿足全固態電池的需求。
問：全固態電池將給設備范疇帶來什么機會？
陸明博士：全固態電池的工藝方面涉及一些設備，我們公司今朝用的是德國的設備。當然，國產設備也有非常大的機會，前提是要做一些驗證。
問：全固態電池要怎么樣才能大規模配套新能源汽車？
陸明博士：全固態電池使用于汽車范疇，挑戰挺大。第一方面性能方面要保證；第二方面是成本要降下來。按國外的預測，到2025-2030年，電池的成本要降至100-80美元每瓦時。
06
有關陸明博士
陸明先生卒業于英國南安普頓大學，獲得碩士，博士學位。現任英國Ilika公司的業務發展總監，負責全固態鋰電池的業務發展。
陸明博士是美國OSA的正式會員，在鈮酸鋰的制備研究等方面擁有多項美國專利、歐洲專利及PCT國際專利，在國際學術會議和期刊上發表了二十多篇論文，應邀在多個國際會議、研究機構等發表學術演講，在準相位二次倍頻晶體研究和制備等范疇取得了突出的成果。
有關Ilika公司
Ilika（LON：IKA）成立于2004年，是世界領先的固態電池技術開發商和新材料研發公司。2010年于倫敦證券交易所上市
自2008年起，Ilika與豐田合作開發固態動力鋰離子電池技術。ilika擁有固態電池核心知識產權。通過IP授權的方式將其固態電池技術運用在包括新能源汽車和運輸、電站、智能建筑、醫療等行業。
自2018年開始，公司全固態電池產業化項目（Goliath項目），是在現有成熟的固態電池基礎上，將全固態電池技術產業化，以滿足《英國政府新能源汽車2025產業規劃》對動力鋰離子電池的要求。具有體積小，重量輕（是現有的50%），能量密度高（現有的2-3倍），安全可靠，快速充電（10分鐘），長壽命等特點（循環5000次以上），已有多家戰略合作伙伴參與到該項目中。
Ilika（在過去的10年時間里致力于新材料的研發。其產品使用于包括新能源汽車、航空航天及電子元件等在內的眾多范疇。同包括豐田，本田，羅爾斯羅伊斯，希捷等世界著名大公司建立了長期合作伙伴關系。
公司總部位于英國，同時在德國、美國，我國及日本等地開展業務。
陸明博士談全固態電池：氧化物、硫化物、聚合物，哪一種技術路線能勝出？
聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除
