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固态电池导入有望实现车体轻量化,各车厂、电池厂积极布建

2018-3-30 08:22 334 0 来自: VehicleTrend车势
简介
动力电池现阶段以提升能量密度、降低成本为目标,固态电池导入重点在于车身轻量化先从电池结构来看,传统液态锂离子电池的结构为正极、负极、电解液、隔膜与结构壳体等;其中,隔膜与电解液大约占整个电池重量的4成 ...

动力电池现阶段以提升能量密度、降低成本为目标,固态电池导入重点在于车身轻量化

先从电池结构来看,传统液态锂离子电池的结构为正极、负极、电解液、隔膜与结构壳体等;其中,隔膜与电解液大约占整个电池重量的4成,与体积近3成。

固态电池系将其中的电解液改采固态电解质进行带电离子的传导,相较之下,其省去电解液与隔膜等,使其体积更小、密度更高,且电池构建步骤亦可有所简化;同时,因少了电解液,也除去电池漏液、电解液挥发或高温下燃烧等问题,有助提升电池安全性与使用寿命。

再从电动车面向来看,现阶段采用的锂离子电池,正极材料主要为磷酸铁锂(LFP)与镍锰钴(NMC)、锰酸锂(LMO)等三元材料,各车厂对于电池材料的选择不尽相同。

由于2017年起钴金属价格不断攀升,加上电动车对于电池能量密度提升之需求,使得电池厂开始导入钴含量较低的高镍NMC,借由提高镍的比重以提高电芯容量,并且借由钴的比例降低,带动电芯成本下降,故高镍NMC系2018年电动车电池的重要发展方向,包括Nissan Leaf E-Plus、Hyundai Kona EV、Volkswagen ID 2019年车款等,皆规划采用NMC配比为8:1:1的高镍NMC电池。

即便高镍NMC电池的导入有望解决成本与电池能量密度的挑战,但由于内燃机车型平台在先天条件上的限制,使得在不降低能量密度的前提下,如何缩小电池体积、降低重量已成为各车厂与电池厂努力的方向。

固态电池因具有体积小与密度高的优势,成为车厂发展车体轻量化的重要考量,同时固态电池热稳定性较佳,也有望减少散热装置的搭载,进一步推进轻量化。

另一方面,现阶段以玻璃或陶瓷电解极为代表的固态电池,因具有较宽的电化学窗口,故对高电压正极材料具有更好的兼容性,此亦符合现阶段高镍NMC的发展趋势。

随着各车厂着力于提升电池能力密度带动续航力增加,下一步则是有望透过固态电池导入实现车体轻量化。

各车厂、电池厂已展开布局,固态电池电动车有望于3年内面市

固态电池在生产流程、工艺方式皆与锂离子电池不同,故目前各大车厂主要采用战略投资、结盟的方式进行固态电池布局,除了Renault-Nissan Alliance外,包括BMW结盟新创公司Solid Power与投资Ionic Materials,规划于2026年推出采用固态电池的电动车;Toyota则是与Ilika Technologies合作,开发适用于汽车的固态电池,并规划于2022年推出固态电池电动车。

日前宣布进军电动车市场的Dyson,也透过收购固态电池技术公司Sakti 3进行布局;中国的新兴车企威马则与台湾固态电池开发商辉能科技合作,并于2018年共同兴建5GWh的固态电池厂,预计于2019年完工投产;Hyundai则是采用自主研发的方式布局固态电池。

除了车厂,电池厂也开始积极布局,包括Panasonic EV Energy与Toyota已共同投入车载方向固态电池的研发;Hitachi Vehicle Energy也宣布2020年前,将其所研发之固态电池商用化;日本GS YUASA则是与Bosch共同收购固态电池公司Seeo;中国电池大厂宁德时代也开始加速开发用于电动车的固态锂离子电池。

其实固态电池用于电动车已有前例,法国新创公司Autolib在2015年即于伦敦投放了3,500辆使用固态电池技术的电动共享汽车。

近2年各大车厂开始对外发布固态电池电动车面市时程,与电池厂陆续投入固态电池产线的布建,估计3年即可看到采用固态电池的电动车面市。

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