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固態(tài)電池導(dǎo)入重點(diǎn)是車身輕量化

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:882次  |  2019年02月20日  

動(dòng)力電池現(xiàn)階段以提升能量密度、降低成本為目標(biāo),固態(tài)電池導(dǎo)入重點(diǎn)在于車身輕量化


先從電池結(jié)構(gòu)來看,傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)為正極、負(fù)極、電解液、隔膜與結(jié)構(gòu)殼體等;其中,隔膜與電解液大約占整個(gè)電池重量的4成,與體積近3成。


固態(tài)電池系將其中的電解液改采固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行帶電離子的傳導(dǎo),相較之下,其省去電解液與隔膜等,使其體積更小、密度更高,且電池構(gòu)建步驟亦可有所簡(jiǎn)化;同時(shí),因少了電解液,也除去電池漏液、電解液揮發(fā)或高溫下燃燒等問題,有助提升電池安全性與使用壽命。


再從電動(dòng)車面向來看,現(xiàn)階段采用的鋰離子電池,正極材料主要為磷酸鐵鋰(LFP)與鎳錳鈷(NMC)、錳酸鋰(LMO)等三元材料,各車廠對(duì)于電池材料的選擇不盡相同。


由于2017年起鈷金屬價(jià)格不斷攀升,加上電動(dòng)車對(duì)于電池能量密度提升之需求,使得電池廠開始導(dǎo)入鈷含量較低的高鎳NMC,借由提高鎳的比重以提高電芯容量,并且借由鈷的比例降低,帶動(dòng)電芯成本下降,故高鎳NMC系2018年電動(dòng)車電池的重要發(fā)展方向,包括NissanLeafE-Plus、HyundaiKonaEV、VolkswagenID2019年車款等,皆規(guī)劃采用NMC配比為8:1:1的高鎳NMC電池。

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即便高鎳NMC電池的導(dǎo)入有望解決成本與電池能量密度的挑戰(zhàn),但由于內(nèi)燃機(jī)車型平臺(tái)在先天條件上的限制,使得在不降低能量密度的前提下,如何縮小電池體積、降低重量已成為各車廠與電池廠努力的方向。


固態(tài)電池因具有體積小與密度高的優(yōu)勢(shì),成為車廠發(fā)展車體輕量化的重要考量,同時(shí)固態(tài)電池?zé)岱€(wěn)定性較佳,也有望減少散熱裝置的搭載,進(jìn)一步推進(jìn)輕量化。


另一方面,現(xiàn)階段以玻璃或陶瓷電解極為代表的固態(tài)電池,因具有較寬的電化學(xué)窗口,故對(duì)高電壓正極材料具有更好的兼容性,此亦符合現(xiàn)階段高鎳NMC的發(fā)展趨勢(shì)。


隨著各車廠著力于提升電池能力密度帶動(dòng)續(xù)航力增加,下一步則是有望透過固態(tài)電池導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)車體輕量化。


各車廠、電池廠已展開布局,固態(tài)電池電動(dòng)車有望于3年內(nèi)面市

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固態(tài)電池在生產(chǎn)流程、工藝方式皆與鋰離子電池不同,故目前各大車廠主要采用戰(zhàn)略投資、結(jié)盟的方式進(jìn)行固態(tài)電池布局,除了Renault-NissanAlliance外,包括BMW結(jié)盟新創(chuàng)公司SolidPower與投資IonicMaterials,規(guī)劃于2026年推出采用固態(tài)電池的電動(dòng)車;Toyota則是與IlikaTechnologies合作,開發(fā)適用于汽車的固態(tài)電池,并規(guī)劃于2022年推出固態(tài)電池電動(dòng)車。


日前宣布進(jìn)軍電動(dòng)車市場(chǎng)的Dyson,也透過收購固態(tài)電池技術(shù)公司Sakti3進(jìn)行布局;中國(guó)的新興車企威馬則與臺(tái)灣固態(tài)電池開發(fā)商輝能科技合作,并于2018年共同興建5GWh的固態(tài)電池廠,預(yù)計(jì)于2019年完工投產(chǎn);Hyundai則是采用自主研發(fā)的方式布局固態(tài)電池。


除了車廠,電池廠也開始積極布局,包括PanasonicEVEnergy與Toyota已共同投入車載方向固態(tài)電池的研發(fā);HitachiVehicleEnergy也宣布2020年前,將其所研發(fā)之固態(tài)電池商用化;日本GSYUASA則是與Bosch共同收購固態(tài)電池公司Seeo;中國(guó)電池大廠寧德時(shí)代也開始加速開發(fā)用于電動(dòng)車的固態(tài)鋰離子電池。


其實(shí)固態(tài)電池用于電動(dòng)車已有前例,法國(guó)新創(chuàng)公司Autolib在2015年即于倫敦投放了3,500輛使用固態(tài)電池技術(shù)的電動(dòng)共享汽車。


近2年各大車廠開始對(duì)外發(fā)布固態(tài)電池電動(dòng)車面市時(shí)程,與電池廠陸續(xù)投入固態(tài)電池產(chǎn)線的布建,估計(jì)3年即可看到采用固態(tài)電池的電動(dòng)車面市。

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