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“家电+电池”又一例 固态电池也要“逆袭”?

作者:中国储能网新闻中心 来源:电池中国网 发布时间:2016-09-06 浏览:
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中国储能网讯:近日,英国家电业巨头詹姆斯·戴森(James Dyson)宣布投资14亿美元建立一座电池厂,消息发布后在电池业内引起了强烈反响。其实,如果长期关注戴森公司的人就知道,在14亿的大手笔之前,2015年戴森公司即以9000万美金收购了固态电池企业Sakti3,在收购Sakti3当时,戴森本人就提到他将会投资近10亿美元去大批量生产固态电池。

Sakti3的固态电池怎么会有如此大的“吸金”魔力呢?据悉,Sakti3由前密歇根大学工程学教授玛丽·塞思特里在2008年创办(Sakti是梵文中能量的意思,3代表了锂元素的原子数)。自创办以来,Sakti3一直致力于固态电池的研发,试图用固态电池来取代传统的液态锂电池。今年八月初,据塞思特里表示,“Sakti3研发出了一种使用平板电视与太阳能面板制造技术制成的固态锂离子电池,这种电池的造价是目前锂电池造价的五分之一,然而能量密度却是锂电池的两倍,已接近创造能量存储领域的一项神迹。”

同是家电企业对电池技术的巨大投资,这样的组合让人很容易联想到国内格力与珠海银隆的联盟。在格力的力捧下,媒体纷纷猜测钛酸锂电池将“重登舞台”。那么,戴森的投资是否也会助力固态电池“逆袭”呢?

“薄膜沉积技术”大幅降低生产成本

从理论提出的时间来看,固态电池并不是一个新的概念。传统的液态锂电池被科学家们形象地称为“摇椅式电池”,摇椅的两端为电池的正负两极,中间为电解质(液态)。而锂离子就像优秀的运动员,在摇椅的两端来回奔跑,在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中,电池的充放电过程便完成了。

固态电池的原理与之相同,只不过其电极和电解液均为固态。固态电极和电解液具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,进而提升电池容量。因此,同样的电量,固态电池体积更小,能量密度更高 ;同样由于其电极和电解液均为固态,固态电池安全性比液态锂电池要高许多,不易发生爆炸;再者,固态锂电池充放电循环寿命很长,最长可达45000次,并保存95%的初始容量,让其它种类电池望尘莫及;同时,全固态电池可以经过进一步的优化,变成柔性电池。这种柔性电池可经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减,从而给智能手机、笔记本电脑和电动汽车带来更多的功能和体验。

那么,在理论成熟和诸多性能优势的前提下,固态电池为什么还没有商业化呢?答案是生产成本太高!据悉,目前液态锂电池的成本大约在200—300美元/千瓦时,如果使用现有技术制造足以为智能手机供电的固态电池,其成本会达到1.5万美元,而足以为汽车供电的固态电池成本更是达到令人咋舌的9000万美元。

但塞思特里表示,Sakti3公司采用“薄膜沉积技术”已经能够解决固态电池的生产成本过高问题!

塞思特里表示,几年前,她决定摒弃常规,放弃对传统电池制造技术的研究,专攻使用电脑芯片制造技术来制造电池。传统的电池生产工艺复杂并且会产生污染。为了打破这种壁垒,塞思特里组建了一支五国专家团队,对电池的功率、重量、体积、成本以及安全性等方面进行分析,找出可以优化的方面以及适合制造电池的材料。

最终,塞思特里研发出“薄膜沉积技术”,这种技术用一种“夹层”装置取代了电池内部的液体电解质,该“夹层”既能充当隔离器,阻止正负电极的接触反应;又能充当电解质,保证电离子间的的正常传输。利用新研发的技术和生产工艺,塞思特里表示,目前Sakti3能像今天的电视制造商制造平面显示器一样,快速低廉的生产固态电池。

应用前景褒贬不一

目前,Sakti3声称已制造出能量密度达每公升1.1kWh(即 550Wh/kg)的电池,这一能量密度要比普通的锂离子电池高出约50%,能让电动车的续航里程从256英里(约412公里)提升到480英里(约772公里)。她表示,Sakti3在其位于密歇根的小型试验场已制造出这种固态电池的原型,预计在两三年内实现商业化。

和格力集团董事长董明珠想把钛酸锂电池整合到家用中央空调中类似,基于这种固态电池能量密度大又具有柔性特征,投资者戴森打算将这种固态电池整合到他的家电产品中。尽管戴森没有透露详细计划,媒体透露戴森可能会首先将其整合到他的无线吸尘器产品中。戴森曾在公开场合表示,非常看好固态电池的发展前景。

但也有很多人对固态电池的应用前景提出了质疑。基于目前固态电池相比液态锂电池的成本还非常高昂,历俊公司的高级研究员凯文·西伊表示,成本与产能是Sakti3所面临的最大挑战。与电池大型化和量产化相比,在实验室制造出用来演示的小型电池是远远不够的。眼下的成果虽然让人有些震惊,但还有太多技术细节没有披露,制造成本也没有说明,难保商品化不会受到材料和环境等因素的影响。

按照塞思特里的规划,Sakti3最终将会把电池的成本降低至100美元/千瓦时,不过,她并没有给出最终的时间。业内人士表示,“如何在商业化的规模和成本方面都能达到完美的平衡点,让固态电池最终在各个行业和领域实现大规模应用”,是摆在Sakti3面前的一座难以逾越的大山。

另外,凯文·西伊对Sakti3的固态电池能否满足汽车的瞬时加速需求表示怀疑,毕竟这是固态电池以前就遇到过的问题。此外,固态电池的坚固性还有待考证。美国弗若斯特沙利文咨询公司的研究员萨普鲁认为,在条件可控的实验室中对电池原型的测试不能展现电池在极限温度与糟糕路况下的表现。

韩国三星的一位技术人员认为,即便Sakti3最终能做到成本上的降低,电池从实验室到最终的量产也需要不短的时间。正如液态锂电池,在上世纪70年代,相关的理念和实验认证就在齐头并进地推进,但真正大规模的使用,已经是20世纪末了。

关键字:固态电池

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