新能源汽车产业的核心是三电技术(电池、电机、电控),谁掌握了三电技术话语权,谁就具备市场主导权。
日前,新华日报·交汇点记者从南京大学新材料与能源技术研发中心了解到,新一代柔性高容量高安全固态锂电池的样品已完成,能量密度达400Wh/kg,未来将迈入量产阶段。
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市场需求导向,瓶颈待突破
从两三百公里到四五百公里,再到如今的六七百公里,近年来,新能源汽车随着动力电池能量密度的提升、布局方式的优化,续航里程在不断攀升。
与之相对应的是中国的汽车产业在剧变,新能源汽车产业正冲击着传统汽车产业,根据中汽协此前发布的消息:2020年,中国新能源汽车销量为136.7万辆,市场占有率为5.4%;而到2022年,新能源汽车销量已提升至688.7万辆,市场占有率达25.6%;进入2023年,前8个月的新能源汽车销量同比增长39.2%,其销量已达汽车新车总销量的29.5%。
市场正在深踩油门,但随着传统锂电池能量密度上限250Wh/kg的技术瓶颈到来、车辆使用场景增多,市场对续航里程提出了更高的要求,这一要求直接传导至汽车厂家,纷纷寻找更优的电池供应商,甚至直接参与到电池研发中。
在新能源汽车产业链的另一端,无论是宁德时代、比亚迪、LG等头部企业,还是规模较小的电池厂商,都在紧锣密鼓地研发新一代电池,以寻求新突破,占领市场高地。
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专家介绍
金钟,南京大学新材料与能源技术研究中心主任、南京大学化学化工学院教授、博导,先后入选国家青年千人、国家优青、科技部创新人才推进计划等,担任江苏省化学化工学会青委会主任、江苏省材料学会理事、江苏省汽车工程学会动力电池专委会委员、江苏省能源研究会理事。
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能量密度达400Wh/kg,耐受针刺剪切
在南京大学化学化工学院内,金钟向记者表示,他们所研发的柔性固态电池,采用柔性、可弯折的正负电极材料和柔性高分子复合固体电解质进行搭配,性能上有着非常明显的优势。
“这款电池采用高容量的新型正负电极材料,可以大幅提高电池的比容量。”金钟介绍说,同时通过叠片式软包电池的设计和组装,可以简化电池外壳和电极等模块,减轻电池模组的重量,能量密度能达到400Wh/kg以上,这也就是说,未来新能源汽车的续航里程可以成倍增长。
在安全性方面,该电池也从根本上解决了液态电解液的安全隐患。“我们采用高分子复合的柔性固体电解质,完全不可燃,不含有任何低闪点、易燃易爆的有机溶剂。”金钟介绍说,这就解决了电解液的易燃性问题,更为关键的是,由于固体电解质薄膜致密无孔,机械强度较高,能有效抑制负极锂枝晶刺穿造成的短路问题。同时,该电池在稳定性方面也有优质,在过度充电、内部短路、高温等异常情况下不会引发自燃、自爆的安全隐患,尤其能够耐受针刺、冲击、剪切等外力作用。
值得一提的是,该电池具备良好的柔韧性、耐弯折性能,可以弯折上万次而不会出现破裂,即便把电池拉伸到初始长度的数倍,电池仍能正常工作。该电池循环寿命可达1000次左右,充放电速度与现有锂电池相当。
金钟向记者表示,目前他们团队牵头成立了南京大学新材料与能源技术研发中心,获得了启动经费、5000平米的研发中试场地等支持条件,并搭建了固态锂电池技术研发基地和试生产线,实现了固态电池器件的组装和测试,正开展产业化应用推广。
记者 季燃冰 通讯员 于玥晗