矽碳負極和固態電池哪種更可能在20年內大規模應用?

時間 2021-06-03 02:29:30

1樓:一點能源

無論是哪種材料的電池,比如大家都公認過時的鉛酸電池,都會在很長一段時間內在市場上共存。中高階車往往需要使用一些高科技的材料,去達到某些指標的極限,如果看中高階新能源車領域,看5年內,矽碳負極大概率的會大範圍推廣,但是看20年內的話,我認為固態電池會廣泛應用。

2樓:shaoyj

我博士就是做固態電池方向的,說一點自己的看法。

矽碳負極目前已經開始應用了,主要是矽含量的問題,保證迴圈需求的情況下容量能做到400到600mAh/g,現在300Wh/kg以後的電芯基本上都會用矽碳負極。

固態電池問題比較多,

首先是固體電解質選擇問題,LLZO類的氧化物陶瓷肯定沒法用,一是工藝沒法大規模製作,二是物理穩定性太差容易碎。一般目前就聚合物和硫化物兩種選擇,個人觀點聚合物不是固態電解質,因為高溫下會變成半液態,而電池熱失控的本質是正負極材料接觸短時間內放熱,應用聚合物其實本質上不能避免熱失控或者作用有限,同時聚合物無法匹配石墨負極,用金屬鋰的話會進一步加大安全性風險。硫化物是最可能的選擇,但也面臨著穩定性差,電池製備工藝複雜,對電極材料相容性差,介面穩定性等眾多目前難以解決的問題,不能說完全不可能解決,至少低成本方法完全解決的可能性很小。

其次是成本問題,這也是決定固態電池能不能商業化的關鍵。目前動力電池LFP和三元的bom成本大概0.5-0.

7,加上bms和成本攤銷一般0.8到1以下可以出貨。固態電池光計算材料成本就不會低於2。

雖然說是安全性提高,但誰也不敢保證100%安全,有多少消費者買車的時候會加十萬選擇安全性更高但不是絕對安全的固態電池,是個很大的問題。

最後是電芯製備問題。固態電池都是固固接觸,迴圈過程中材料體積膨脹會造成接觸損壞,電池就死了,所以硫化物固態電池都是加壓測量,但是動力電池可不能加壓用,所以理論上現在研究的方向都偏了。加點液體製作半固態態電池是可行的,但是安全性會相對下降,如何平衡安全和成本間的關係是關鍵。

其實對於市場來說他們只需要一款價效比高的電池,不管矽碳還是固態都是為了提高現有動力電池價效比的技術。炒作技術熱點短時間內會火,但長時間內沒消費者買單一樣會涼。我個人看好矽碳的應用,因為它確實可以在控制成本前提下提公升電芯能量密度。

固態電池問題太多了,炒作的優勢也沒有被完全驗證,有可能最後類似燃料電池,在特定場景中應用,大規模取代液態動力電池可能性很小。

3樓:江子才

20年內,聽起來好像很長時間。其實大家都知道,矽碳負極材料主要是矽的膨脹問題,這個是首先要解決的乙個難題,現在都想用碳包覆,可是並沒有太大的進展,當然還有成本因素了。至於固態電池,目前做個凝膠電解液就不錯了,多是實驗室階段。

非要選擇乙個的話,個人覺得矽碳應用先一步的可能性更大。

矽碳負極的改進,雖然只是提公升了電池的能量密度,但是還是有一定風險,對整個行業衝擊不是非常大。固態電池的改進,不只可以提高能量密度,直接用鋰金屬做負極,還可以對這個產業進行調整,比如隔膜工廠,電解液工廠都需要轉型,這樣相對來說週期會長一些。

當然,如果有某個牛人推出特別NB的技術,可能會直接改寫歷史。

4樓:葛翔

說道應用,不管是實驗室還是創業企業的廣告中,兩個方向都是潛力無限,PPT中都是各種炫酷,但是具體能不能經得住市場的考驗,還需要進一步觀察

個人認為,矽碳負極是短期內比較有希望的,因為其技術難度相對不那麼高,物理化學過程相對清晰,無非就是材料合成放大化的工程問題。進一步說,矽碳負極中矽摻得足夠少(10%甚至5%以下)的情況下,技術難度進一步降低。儘管由於矽嵌鋰膨脹較大,容易造成庫倫效率較低,迴圈穩定性較差,但是不妨礙其應用於對能量密度要求更高,對長期迴圈效能要求更低的場合。

而固態電解質的話,常見的固態電解質在室溫下離子電導率太低,而LGPS體系在文獻中效能足夠好,也有公司聲稱能產業化,但其成分複雜,對空氣中的水分子不穩定,具體能不能在其他地方大規模的重複其結果,我個人表示謹慎。當然,如果在特殊應用場合,例如高溫,中高溫下應用,那就容易很多,例如液流電池等體系用作電網儲能就還不錯

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