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2024-03-07 32 新能源及电力行业报告
传统动力电池体系难以满足 10 年后的能量密度需求。众所周知,动力电池直接对应新能车产品的性价比,而能量密度是动力电池的关键指标。我国电动车市场正经历由“政策驱动”向“政策助跑”的转换,政策对于锂电产业能量密度提升的导向已经明确,补贴直接与能量密度挂钩并不断提高门槛。工信部颁布的《中国制造 2025》指明:“到 2025 年、2030 年,我国动力电池单体能量密度分别需达到 400Wh/kg、500Wh/kg。”指标分别对应当前乘用车动力电池单体平均水平 170Wh/kg 的 2-3 倍。
可燃的液态有机电解液是电池自燃的幕后元凶。新能源汽车销量逐年增长却伴随着安全事故的增加,其中,电池自燃占比事故原因的 31%。自燃的原因是由于锂电池发生内部或者外部短路后,短时间内电池释放出大量热量,温度极剧升高,导致热失控。而易燃性的液态电解液在高温下会被点燃,最终导致电池起火或者爆炸。
面对能量与安全两座大山,下一代锂电的风口在哪?回望电动车电池技术发展史,从早期的铅酸电池,到丰田等日企主打的镍氢电池,再到 08 年特斯拉 roaster 使用的锂离子电池,传统液态锂离子电池已统治动力电池市场十年。未来,能量与安全需求与传统锂电技术的矛盾将越来越凸显,在下一代锂电技术中,固态电池获得了最高的关注度,已引发全球范围的企业进行提前卡位。
固态电池是采用固态电解质的锂离子电池。工作原理上,固态锂电池和传统的锂电池并无区别:传统的液态锂电池被称为“摇椅式电池”,摇椅的两端为电池的正负两极,中间为液态电解质,锂离子在电解液中迁移来完成正负极间的穿梭实现充放电,而固态电池的电解质为固态,相当于锂离子迁移的场所转到了固态的电解质中。固态电解质是固态电池的核心。
固态电解质不可燃烧,极大提高电池安全性。与传统锂电池相比,全固态电池最突出的优点是安全性。固态电池具有不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性,避免了传统锂离子电池中的电解液泄露、电极短路等现象,降低了电池组对于温度的敏感性,根除安全隐患。同时,固态电解质的绝缘性使得其良好地将电池正极与负极阻隔,避免正负极接触产生短路的同时能充当隔膜的功能。
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