中國粉體網(wǎng)訊 財聯(lián)社3月1日電,日本電氣硝子開發(fā)出了不使用稀有金屬的全固態(tài)電池。其機(jī)制是依靠鈉離子在電極之間移動來實(shí)現(xiàn)充放電,還將電解液換成不可燃的固態(tài)電解質(zhì),提高了安全性。日本電氣硝子正在加緊使有助于電池穩(wěn)定供應(yīng)的新技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
這里面有3個亮點(diǎn)值得關(guān)注:不使用稀有金屬、全固態(tài)電解質(zhì)、鈉離子。
不使用稀有金屬
新能源汽車市場的火熱,帶動了動力電池需求量的快速攀升。而作為動力電池關(guān)鍵原材料的鎳、錳、鈷、鋰等資源自然大受追捧,價格也是水漲船高。
尤其對國內(nèi)而言,受到新能源車需求的強(qiáng)烈?guī),動力電池原材料價格快速攀升,尤其是電池級碳酸鋰。其在2021年初時的價格僅為5萬元/噸,到2021年12月時,已上漲至27萬元/噸。2022年,截至到目前為止,電池級碳酸鋰均價已到46萬元/噸,上漲超9倍,而這距離2022年元旦時突破30萬元/噸還不足兩個月。
此外,電池級鈷、硫酸鎳的價格也有不同程度上漲。據(jù)基準(zhǔn)礦物情報機(jī)構(gòu)Benchmark Mineral Intelligence發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2020年1月-2022年1月,電池級鈷、硫酸鎳的價格分別上漲了119%和55%。
稀有金屬電池材料的價格猛漲,帶動電池越來越貴,新能源汽車企業(yè)的產(chǎn)品利潤大幅降低,加上新能源汽車補(bǔ)貼退坡,造車不是請客吃飯,最終新能源車企們還是走上了漲價之路,而漲價的直接后果就是老百姓買單。
鈉離子電池
關(guān)于鈉離子電池的研究至少可以追溯到20世紀(jì)70年代,幾乎與鋰離子電池的研究同時起步。近些年在鋰資源緊張的情況下,鈉離子電池又重新闖入人們的視野。
從應(yīng)用前景來看,鈉離子電池發(fā)展前景廣闊。和鋰電池相比,鈉離子電池具有原料資源豐富、成本低廉、環(huán)境友好、高低溫下性能表現(xiàn)好、安全性高等優(yōu)勢。
在資源端,鈉的地下儲量排名第六,分布很廣泛,鹽湖和大海里都有鈉的存在,發(fā)展鈉離子電池可有效降低對鋰資源進(jìn)口的依存度。
全固態(tài)電解質(zhì)
1980年鋰電池之父美國科學(xué)家約翰·古迪納夫就提出了固態(tài)電池的概念,被認(rèn)為是電池的終極形態(tài)。
與液態(tài)電解質(zhì)相比,固態(tài)電解質(zhì)優(yōu)點(diǎn)較多。首先電池安全性得到極大提高,因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度高,且不會形成漏液,不會受到鋰枝晶的刺穿影響使得電池短路,極大地提高了電池的安全性;安全性提高的前提下,可以嘗試使用更大能量的正負(fù)極,比如負(fù)極材料可以直接使用金屬鋰,從而提升整個電芯的能量密度;另外固態(tài)電池?zé)o需電解液和隔膜,極大地簡化了電池結(jié)構(gòu),推動電池向輕量化邁進(jìn),是鋰電池的未來方向。
日本電氣硝子不使用稀有金屬的全固態(tài)鈉離子電池可以說是集萬千優(yōu)勢于一身:
高安全性
電池材料完全由無機(jī)氧化物組成,因此在使用和制造過程中無需擔(dān)心起火或產(chǎn)生有毒物質(zhì)。
出色的電池性能
(1)利用玻璃的軟化流動性,將正負(fù)極與固體電解質(zhì)結(jié)合,提高離子電導(dǎo)率。
(2)固體電解質(zhì)具有良好的循環(huán)特性。
(3)結(jié)構(gòu)簡單,可通過開發(fā)高電位活性材料來制造高能量密度的電池。
資源豐富
使用資源豐富的鈉,與鋰和鈷相比,無需擔(dān)心供應(yīng)問題。
日本電氣硝子創(chuàng)立于1949年,以其特殊玻璃產(chǎn)品聞名于世。
2017年,日本電氣硝子開始全固態(tài)鈉離子二次電池的研究。試制的正極采用晶化玻璃的全固態(tài)鈉離子蓄電池,在室溫下成功運(yùn)行,規(guī)劃2025之前投入實(shí)際應(yīng)用。
2018年,日本電氣硝子聯(lián)合產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、長岡技術(shù)科技大學(xué)等共同開發(fā)鈉離子二次電池。從硬幣型的電池發(fā)展成手掌大小的層壓電池。循環(huán)壽命500次,容量保持率為88%,達(dá)到消費(fèi)產(chǎn)品級的使用水平,日本電氣硝子表示:“2025年大規(guī)模生產(chǎn)電動汽車使用的電池計劃進(jìn)展順利!
2019年,日本電氣硝子全固態(tài)鈉電池相關(guān)論文《Pressureless all﹕olid﹕tate sodium﹊on battery consisting of sodium iron pyrophosphate glassヽeramic cathode and β″゛lumina solid electrolyte composite》發(fā)表于《Journal of the American Ceramic Society》上。
2021年,日本電氣硝子宣布開發(fā)出結(jié)晶化玻璃負(fù)極材料,利用于全固體鈉電池已成功驅(qū)動。該電池使用豐富的鈉和鐵資源作為材料,輸出電壓為3V,具有與鋰離子二次電池相媲美的高實(shí)用性。
資料來源:
財聯(lián)社、WIND、中國粉體網(wǎng)、上海有色、日經(jīng)中文網(wǎng)、人民網(wǎng)、日本電氣硝子官網(wǎng)
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安)
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