對于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池來說，目前一大難題浮出水面：鋰離子電池能量密度極限為300 Wh/kg左右，難達(dá)到國家未來幾年要求。綜合現(xiàn)有情況看，以固態(tài)鋰電池為主的固態(tài)電池最有可能上位。
另據(jù)臺(tái)灣輝能科技股份有限公司（PLG）網(wǎng)站近日消息，該公司與威馬汽車簽署合作備忘錄，雙方將共同生產(chǎn)全球首款采用鋰陶瓷固態(tài)電池(LithiumCeramic Battery;LCB)的新能源車，預(yù)計(jì)在2018年4月北京車展亮相，雙方還將于2018年興建5GWh產(chǎn)能量產(chǎn)線，預(yù)計(jì)2019年完工投入生產(chǎn)。此外，多家電動(dòng)車企已與輝能科技接觸。
據(jù)工信部要求，2020年、2025年、2030年動(dòng)力電池電芯（即單體）能量密度的要求分別為350Wh/Kg、400Wh/Kg、500Wh/Kg。工信部今年3月更提出加強(qiáng)新體系動(dòng)力電池研究，積極推動(dòng)鋰硫電池、金屬空氣電池、固態(tài)電池等新體系電池的研究和工程化開發(fā)，2020年單體電池能量密度達(dá)到400Wh/Kg以上、2025年達(dá)到500Wh/Kg。
如果前述事項(xiàng)如期成行，意味著固態(tài)電池實(shí)用取得重大突破，也比叫板特斯拉的豐田汽車所預(yù)計(jì)2022年上市其首款固態(tài)電池電動(dòng)車更早，提前帶來動(dòng)力電池變局。目前A股上市公司中，已在研發(fā)和籌備量產(chǎn)固態(tài)電池的代表性公司有正泰電器和珈偉股份等。
首款鋰陶瓷固態(tài)電池車臨產(chǎn)
輝能科技2010年即研發(fā)出固態(tài)電池，并應(yīng)用于電動(dòng)汽車之外的領(lǐng)域。輝能介紹，該公司是目前全球唯一可量產(chǎn)的固態(tài)電池廠。據(jù)輝能科技網(wǎng)站信息，其固態(tài)鋰陶瓷電池使用的是固態(tài)鋰陶瓷電解質(zhì)（Lithium-Ceramic electrolyte）。
威馬汽車官方微信稱，2018年上半年首批量產(chǎn)車將在其溫州新能源汽車智能產(chǎn)業(yè)園小規(guī)模下線。首款量產(chǎn)車為純電動(dòng)智能化SUV車型，整車最大續(xù)航里程達(dá)600公里，綜合工況下續(xù)航里程超過450公里，威馬目前沒有就輝能方的說法發(fā)聲。不過威馬曾表示，該款車最快北京車展上就可以接受預(yù)定。威馬此前還發(fā)布了另一款純電動(dòng)新概念車“AG2020”，該款車30分鐘充滿電，續(xù)航里程高達(dá)1200km，預(yù)計(jì)2020年量產(chǎn)。
固態(tài)電池是指電解質(zhì)由液體改為固體的電池。其中，電解質(zhì)分為無機(jī)固體電解質(zhì)和有機(jī)聚合物電解質(zhì)，聚合物指高分子化合物，陶瓷電解質(zhì)屬于無機(jī)電解質(zhì)。部分鋰陶瓷電解質(zhì)中含有鋰元素。據(jù)鄭洪河等人于2007年發(fā)表的論文中稱，鋰陶瓷離子電導(dǎo)率高，安全，耐高溫，鋰無機(jī)固體電解質(zhì)在高比能量的大型動(dòng)力鋰離子電池中有很好的應(yīng)用前景。不過包括鋰陶瓷在內(nèi)的固態(tài)電池也存在一些問題需要克服。
輝能稱，固態(tài)電池先天上最大的困難在于充放電能力不高和內(nèi)阻值高。但是其LCB 固態(tài)鋰陶瓷電池克服了這些困難，成為世界上所有固態(tài)電池技術(shù)中充放電能力最高、且內(nèi)阻值最低的鋰電池，其LCB是全球第一個(gè)可以打破天然內(nèi)阻限制，讓電性表現(xiàn)最接近液態(tài)電解質(zhì)的。
除了電解質(zhì)，影響固態(tài)電池性能的重要因素還有負(fù)極。
固體電池負(fù)極包括鋰、碳族（碳基、硅基和錫基）、氧化物，其中，金屬鋰容量最高，是石墨容量的10倍，因此成為固態(tài)電池最主要的負(fù)極材料。但鋰非常活躍，不耐高溫，可能導(dǎo)致危險(xiǎn)，會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶，需做成合金。
據(jù)輝能科技網(wǎng)站信息，預(yù)期在電動(dòng)車使用的是該公司產(chǎn)品PLCB-軟包鋰陶瓷電池和ELCB-高能量密度鋰陶瓷電池。前一款負(fù)極不是鋰金屬，后一款負(fù)極為鋰金屬。對于鋰金屬活躍性，輝能稱，ELCB建構(gòu)在超安全的固態(tài)鋰陶瓷電池、特殊的鋰合金及3D負(fù)極的結(jié)構(gòu)下，可為電池提供極高的安全性。
鋰枝晶和固體電解質(zhì)界面造成的短路和低效率等瓶頸，該公司也已突破。輝能介紹，ELCB-高能量密度鋰陶瓷電池負(fù)極架構(gòu)同時(shí)整合了“電子導(dǎo)電”、“離子導(dǎo)電”、“電荷轉(zhuǎn)移”，在鋰金屬和陶瓷電解質(zhì)之間生成鈍性膜，該膜能提供良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與彈性強(qiáng)度，能提供良好的鋰沉積空間，能降低界面阻值，可簡單安全的量產(chǎn)鋰金屬負(fù)極。
ELCB能量密度約為一般鋰電池的1.5～2倍，未來有望顛覆現(xiàn)有鋰電池市場。目前處于產(chǎn)品研發(fā)階段，輝能預(yù)計(jì)于2018下半年可送樣。按輝能的規(guī)劃，該電池能量密度2018年達(dá)810Wh/ L，2019年達(dá)920-935Wh/ L，2020年達(dá)1002-1010Wh/ L。明年率先在電動(dòng)車使用的可能是輝能PLCB電池。
據(jù)輝能公司網(wǎng)站資料，其PLCB (Pouch Type- LCB)軟包鋰陶瓷電池預(yù)期體積能量密度2017-2020年分別為555Wh/ L、643Wh/ L、736Wh/ L、832Wh/ L，相應(yīng)的質(zhì)量能量密度分別為215Wh/kg、241Wh/kg、264Wh/kg、284Wh/kg。
正泰電器：約定石墨烯電池裝配廠開設(shè)期限將至
正泰電器2016年投資的西班牙Grabat公司宣稱研發(fā)全球首例石墨烯聚合物電池，能量密度高達(dá)1000WH/KG， 是目前鋰電池4倍，因此備受關(guān)注。
2016年，正泰電器收購西班牙GRABAT ENERGY, S.L.公司25%的股權(quán)，并約定后續(xù)雙方將在西班牙和中國繼續(xù)合資建廠，按照協(xié)議規(guī)定各占50%股權(quán)。
據(jù)正泰電器公告，Grabat電池是石墨烯聚合物鋰電池,，電極為石墨烯復(fù)合電極，核心技術(shù)在于復(fù)合電極和聚合物電解質(zhì)，具有高比能量、大倍率和長壽命等優(yōu)勢，重量同比減輕80%，體積同比減少67%。
GRABAT石墨烯聚合物鋰電池屬于固態(tài)電池。
有消息稱其是全固態(tài)硫鋰電池，正極為多孔石墨烯負(fù)載硫。據(jù)百度百科，鋰硫電池以金屬鋰作負(fù)極。也有說法稱GRABAT電池中含有鈉碳鉬硫，負(fù)極為碳化硅。不過正泰電器未對前述消息和說法有官方回應(yīng)。
中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所相關(guān)資料稱，全固態(tài)鋰硫電池可消除液體電解質(zhì)下穿梭效應(yīng)并提高安全性，是未來鋰硫電池發(fā)展重要方向。
據(jù)正泰電器2016年12月的公告，GRABAT公司西班牙首家電池工廠第一條電池生產(chǎn)線當(dāng)年實(shí)現(xiàn)小批量投產(chǎn)，并預(yù)期2018年之前完成剩余生產(chǎn)線建設(shè)。
正泰電器此前公告還稱，GRABAT公司在電動(dòng)汽車方面與歐洲車商開始進(jìn)行測試、認(rèn)證。
只是，在正泰電器完成對GRABAT公司的投資收購后，官方未再發(fā)布實(shí)質(zhì)性進(jìn)展消息。
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