行業(yè)看好,，固態(tài)電池
1】鋰離子電池及液態(tài)/固態(tài)電池歷程
自1985年鋰離子電池問世以來，大幅推進(jìn)了可移動(dòng)電子設(shè)備的規(guī)?；瘧?yīng)用,，不斷推動(dòng)著社會朝著智能化和清潔化方向發(fā)展。從1991年索尼公司將含有液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池帶入電子設(shè)備的應(yīng)用至今,，液態(tài)鋰電池已經(jīng)成為目前最為成熟,、使用最廣泛的技術(shù)路線之一。
在2010年,，豐田就曾推出過續(xù)航里程可超過1000KM的固態(tài)電池,。而包括QuantumScape以及Sakti3所做的努力也都是在試圖用固態(tài)電池來取代傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池。
傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池又被科學(xué)家們形象地稱為“搖椅式電池”,，搖椅的兩端為電池的正負(fù)兩極,，中間為電解質(zhì)（液態(tài)）。而鋰離子就像優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員,，在搖椅的兩端來回奔跑,，在鋰離子從正極到負(fù)極再到正極的運(yùn)動(dòng)過程中，電池的充放電過程便完成了,。
鋰離子電池本身也一直在往體積小,、質(zhì)量輕、安全性高,、能量密度高和循環(huán)壽命長等更優(yōu)的方向進(jìn)化,，對正負(fù)極、電解質(zhì)等材料體系和電池本身的形狀進(jìn)行迭代,。
但是當(dāng)前的液態(tài)鋰離子電池體系,，逐步發(fā)展到了本身材料體系所能達(dá)到的瓶頸：1）能量密度難以突破350Wh/kg的極限；有機(jī)物液態(tài)電解質(zhì)帶來的安全性問題,。電池服役過程中電解液的揮發(fā),、干涸、泄露等現(xiàn)象,，影響電池壽命,。液體電解質(zhì)成為了鋰離子電池進(jìn)一步發(fā)展最大的制約因素。
采用固態(tài)電解質(zhì)代替液體電解質(zhì),，有望使用更高比容量的正,、負(fù)極材料，同時(shí)可徹底解決電池的安全性問題,，是獲得高能量密度,、安全性和長循環(huán)壽命的全固態(tài)鋰電池的根本途徑。因此固態(tài)電池將會是鋰離子電池升級的方向,。
2021年1月9日,，蔚來汽車發(fā)布全新150kWh固態(tài)電池包,，搭載這項(xiàng)技術(shù)的蔚來電動(dòng)車預(yù)計(jì)于2022年第四季度交付，續(xù)航里程有望超過1000公里,。
2】固體電解質(zhì)三大特點(diǎn)
全固態(tài)電池相比于液態(tài)電池,，采用固態(tài)電解質(zhì)取代液態(tài)電解質(zhì)，是實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰電池高能量密度,、高循環(huán)穩(wěn)定性和高安全性能的關(guān)鍵。作為固態(tài)電池的核心組件,，固態(tài)電解質(zhì)主要由氧化物,、硫化物、聚合物三大類,。其中氧化物目前進(jìn)展較快,，硫化物未來潛力最大，聚合物性能上限較低,。
氧化物：優(yōu)點(diǎn)：離子電導(dǎo)率居中,、有最好的電化學(xué)、力學(xué)及熱穩(wěn)定性,、可適配高電壓正極材料,、可適配金屬鋰負(fù)極等。缺點(diǎn)：易碎,、長期運(yùn)行中可能會形成裂紋等,。
硫化物：優(yōu)點(diǎn)：離子電導(dǎo)率最高、晶界電阻小,、延展性較好等,。缺點(diǎn)：電化學(xué)窗口較窄、會與鋰金屬發(fā)生反應(yīng),、易與潮濕空氣發(fā)生反應(yīng)等,。
聚合物：安全性好、具備良好的柔韌性和界面接觸性,、易成膜等,。缺點(diǎn)：室溫下離子電導(dǎo)率低。
3】液態(tài)電池的致命缺點(diǎn)
固態(tài)電池優(yōu)勢：高安全性,、高能量密度,、高循環(huán)次數(shù)、溫度適應(yīng)性好,、電池模組設(shè)計(jì)簡化,。
（低溫不是事了！從南走到北）
固態(tài)電解質(zhì)電池則不存在電解質(zhì)低溫凝固問題,，同時(shí)高溫狀態(tài)受影響小,、安全性高,，因而具有更大工作溫度范圍，可達(dá)40°C~150°C,，顯著優(yōu)于液態(tài)電池,。
4】當(dāng)前難點(diǎn)
§ 界面接觸問題
§ 電極體積膨脹
§ 穩(wěn)定性低
固態(tài)電池在充電/放電循環(huán)過程中電極體積會發(fā)生巨大變化，因此容易開裂,。而液態(tài)電解質(zhì)由于具有流動(dòng)性,，它們可以適應(yīng)電極結(jié)構(gòu)的微小體積變化，并緩解由此產(chǎn)生的應(yīng)力,，從而使液態(tài)電解質(zhì)電池對體積變化相對不敏感,。
5】固態(tài)電池的發(fā)展與材料發(fā)展密不可分
材料市場空間：正負(fù)極/電解質(zhì)材料未來材料體系正極材料負(fù)極材料正極材料除了現(xiàn)有成熟的磷酸鐵鋰和三元材料，可選富鋰錳基材料,；而負(fù)極材料方面,，除現(xiàn)有體系廣泛應(yīng)用的石墨負(fù)極，會逐步轉(zhuǎn)向硅基負(fù)極材料,，未來鋰金屬憑借其極高的能量密度或?qū)⒋蠓女惒省?/span>
碳硅負(fù)極未來已來：寧德時(shí)代麒麟電池23年4月量產(chǎn)首發(fā)極氪009其5C版本9月初官宣搭載理想MEGA,；海外，“負(fù)極摻硅”的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)同樣進(jìn)展迅速：特斯拉全力推進(jìn)應(yīng)用硅基負(fù)極的4680電池,，奔馳,、寶馬、保時(shí)捷,、沃爾沃等車企也在積極推進(jìn)“負(fù)極摻硅”電池裝車,。
6】誰在賽道上
固態(tài)鋰電池體系有著顯著優(yōu)于當(dāng)前液態(tài)鋰電池的安全性、能量密度等性能優(yōu)勢,。但當(dāng)前還面臨著許多的科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn),，還需要從材料/界面/電極等層面取得技術(shù)突破。待這些難點(diǎn)逐一突破后,，固態(tài)電池行業(yè)有望得到快速發(fā)展,，使電池企業(yè)、正負(fù)極材料企業(yè),、固態(tài)電解質(zhì)企業(yè)等上下游產(chǎn)業(yè)鏈共同受益,。
a. 率先布局（半）固態(tài)電池產(chǎn)能的企業(yè)，如寧德時(shí)代,、比亞迪,、贛鋒鋰業(yè)、億緯鋰能等,。
b. 正極材料領(lǐng)域,，生產(chǎn)高鎳三元、富錳鋰基等企業(yè)，如中偉股份,、華友鈷業(yè),、容百科技等。
c. 負(fù)極材料領(lǐng)域,，生產(chǎn)硅碳,、金屬鋰負(fù)極等企業(yè)，如贛鋒鋰業(yè),、貝特瑞,、杉杉股份等。
d. 固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域,，如杉杉股份,、東方鋯業(yè)等。
7】未來不可預(yù)
若當(dāng)前能源技術(shù)出現(xiàn)革命性突破,，如核電、氫能等,，或?qū)е聦︿囯姵匦枨鬁p少,。
核能制氫技術(shù)就是將核反應(yīng)堆與采用先進(jìn)制氫工藝的制氫廠耦合,進(jìn)行氫的大規(guī)模生產(chǎn)。
H.E.L致力于工藝篩選優(yōu)化,、反應(yīng)量熱和絕熱加速量熱
在反應(yīng)過程安全和反應(yīng)放大中的解決方案
過程安全與反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)｜電池絕熱量熱儀
化學(xué)合成與高壓催化｜生物反應(yīng)器系統(tǒng)
關(guān)于HEL
H.E.L——Hazard Evaluation Laboratories 成立于1987年,，總部設(shè)在倫敦，在中國,、美國,、德國、意大利,、印度擁有分公司,。全資的赫伊爾商貿(mào)（北京）有限公司于 2020年在北京設(shè)立。
目前,，H.E.L仍然是全球首屈一指的過程工藝及安全專業(yè)咨詢機(jī)構(gòu),，同時(shí)已經(jīng)發(fā)展成為一家致力于為客戶提供專業(yè)的化學(xué)反應(yīng)過程篩選、工藝開發(fā),、過程優(yōu)化以及反應(yīng)危害評估設(shè)備的國際集團(tuán)企業(yè),。
關(guān)于綠綿科技
2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡稱：綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價(jià)值為宗旨，以專業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理,、樣品制備及分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案,，致力于協(xié)助客戶提高分析檢測的效率和水平,。主要代理產(chǎn)品：GC/MS/MS,LC/MS/MS新機(jī)租賃業(yè)務(wù)/LUMTECH 循環(huán)制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/ Knauer 研發(fā)，中試和生產(chǎn)脂質(zhì)納米顆粒（LNP)碰撞噴射混合器系統(tǒng)/冰點(diǎn)滲透壓儀、液相/超高壓液相色譜儀,、在線SPE液相色譜儀/法國F-DGSi氮?dú)?，超高純氫氣氣體發(fā)生器，液氮發(fā)生器 / Cytiva 生命科學(xué)設(shè)備/ LabOS 實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營系統(tǒng)/ MassWorks 準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測定及分子式識別系統(tǒng)/ MsMetrix 氣質(zhì)香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農(nóng)殘凈化柱/制藥企業(yè)質(zhì)量回顧性報(bào)告系統(tǒng)（QRS)/英國赫伊爾生物反應(yīng)器,，電池絕熱量熱,、催化劑合成。聯(lián)系電話：010-82676061/2/3/4/5/6/7傳真：010-82676068 E-mail：[email protected],。
來自分析照亮生活公眾號
關(guān)于綠綿科技
北京綠綿科技有限公司(簡稱：綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價(jià)值為宗旨,，以專業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析,、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案,，致力于協(xié)助客戶提高分析檢測的效率和水平。主要代理產(chǎn)品聯(lián)系電話：010-82676061/2/3/4/5/6/7/8
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