“無(wú)鈷”已至，全固態(tài)還會(huì)遠(yuǎn)嗎？
[導(dǎo)讀] “無(wú)鈷”電池“長(zhǎng)勢(shì)”喜人，全固態(tài)這邊也取得了新進(jìn)展。
“無(wú)鈷”電池，是鋰離子電池的一種理想形態(tài)。在三元材料中，鈷的作用在于可以穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，而且可以提高材料的循環(huán)和倍率性能，雖然過(guò)量的鈷也會(huì)導(dǎo)致實(shí)際容量降低，但是鈷的含量越低，電池的穩(wěn)定性就越低，也就越危險(xiǎn)。所以鈷又被稱(chēng)為“鈷奶奶”，一方面是對(duì)于三元電池的安全性起到極大的作用，另一方面是鈷作為稀有金屬的市場(chǎng)價(jià)格，這也是三元電池成本高的一大原因。
“全固態(tài)”正在路上
“無(wú)鈷”電池“長(zhǎng)勢(shì)”喜人，全固態(tài)這邊也取得了新進(jìn)展。
近幾日，QuantumScape公司借殼上市。在上市之前，該公司從大眾汽車(chē)獲得了3.8億美元，并從比爾?蓋茨、Breakthrough Energy Ventures、Khosla Ventures和KPCB等科技投資者處獲得了資金。QuantumScape稱(chēng)，其固態(tài)電池提供的續(xù)航里程要比現(xiàn)在的鋰離子電池提供的續(xù)航高出80%左右。
“無(wú)鈷已至”
不少科學(xué)家都在為鋰電池尋找出路，“無(wú)鈷”化便成為了研究重點(diǎn)。日前，蜂巢能源成功舉辦了“無(wú)鈷?芯未來(lái)”的電池日活動(dòng)。最早提出的無(wú)鈷概念的特斯拉，在今年9月的電池日上未能予以?xún)冬F(xiàn)。而作為國(guó)內(nèi)最早提出無(wú)鈷材料和電芯的開(kāi)發(fā)的蜂巢能源，在此次電池日上，給出了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展：宣布無(wú)鈷電池接受客戶(hù)預(yù)定。正式宣布接受預(yù)定意味著蜂巢能源的無(wú)鈷電池將進(jìn)入量產(chǎn)倒計(jì)時(shí)階段。屆時(shí)，其也將成為國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷電池量產(chǎn)的電池企業(yè)。
這種固態(tài)電池關(guān)鍵突破是使用陶瓷分離器取代傳統(tǒng)電池中使用的液體電解質(zhì)，作為正負(fù)離子流動(dòng)的介質(zhì)，這種陶瓷是柔性的，而不是剛性的。在零下30攝氏度的極冷溫度下，能量可以繼續(xù)在整個(gè)電池中移動(dòng)，這個(gè)溫度會(huì)導(dǎo)致其他固態(tài)設(shè)計(jì)無(wú)法運(yùn)行，或者會(huì)嚴(yán)重降低濕鋰離子電池的性能。
大眾汽車(chē)還承諾將向QuantumScape投入更多資金，資助雙方的合資公司生產(chǎn)電池，希望2025年能在汽車(chē)上使用該公司的固態(tài)電池。
除了QuantumScape，豐田、日產(chǎn)等汽車(chē)龍頭企業(yè)也在加緊布局固態(tài)電池。
據(jù)報(bào)道稱(chēng)，豐田目前正在開(kāi)發(fā)的固態(tài)電池汽車(chē)，在同等條件下的續(xù)航里程是采用傳統(tǒng)鋰離子電池的超過(guò)兩倍，即便對(duì)于最緊湊的車(chē)型來(lái)說(shuō)，也不需要多布局電池而犧牲內(nèi)部空間，對(duì)于搭載固態(tài)電池的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，充滿(mǎn)電只需要大約10分鐘，相比于傳統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)縮減了至少三分之二。
早在2018年初，雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟設(shè)立10億美元風(fēng)投基金，其首個(gè)投資即為Ionic Materials公司的無(wú)鈷固態(tài)電池研發(fā)。雷諾汽車(chē)高級(jí)副總裁吉爾斯?諾曼德（Gilles Normand）公開(kāi)表示，到2025年，雷諾旗下電動(dòng)汽車(chē)可能會(huì)使用鈷含量為零的固態(tài)電池。
事實(shí)上除了整車(chē)廠以外，日本汽車(chē)供應(yīng)鏈上游也都已經(jīng)開(kāi)始在這一技術(shù)上做布局。上述報(bào)道稱(chēng)，三井金屬（Mitsui Kinzoku）將在埼玉縣建設(shè)一座試驗(yàn)廠房，為這種電池生產(chǎn)固態(tài)電解質(zhì)，預(yù)計(jì)從明年開(kāi)始年產(chǎn)量能達(dá)到數(shù)十噸，足以滿(mǎn)足該行業(yè)用于打造原型產(chǎn)品的需求。日本石油公司出光興產(chǎn)（Idemitsu Kosan）也同樣在它位于千葉市的生產(chǎn)基地部署固態(tài)電解質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備，并希望于明年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。
不論是無(wú)鈷電池，還是全固態(tài)電池，還是無(wú)鈷全固態(tài)電池，都是后鋰電時(shí)代的發(fā)展方向，但技術(shù)困難與成本過(guò)高仍是該技術(shù)成功落地前一道尚未跨過(guò)的門(mén)檻。與燃油汽車(chē)相比，只有解決了技術(shù)與成本問(wèn)題，才能增強(qiáng)新能源汽車(chē)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，這不僅僅是為了企業(yè)利益，更重要的是可以為全球氣候矛盾的緩和盡一份綿薄之力。
參考資料：
蓋世汽車(chē). QuantumScape公布固態(tài)電池測(cè)試數(shù)據(jù) 15分鐘充電80％.
cnBeta. 電動(dòng)車(chē)顛覆性玩家來(lái)了？豐田將于明年推出搭載固態(tài)電池的原型車(chē).