改善電動汽車安全性 固態電池走向產業化道路了嗎？
“不久之后，國內將建設10條固態電池生產線。”近期，在一次有關新能源汽車的技術發展研討會上，有關專家釋放的這條消息引起了《中國汽車報》記者注意。在液態電池“橫掃”整個電動汽車動力電池市場的當下，固態電池突然平地而起，這讓行業不得不為之側目。
上月，在中國電動汽車百人會夏季論壇（以下簡稱“百人會夏季論壇”）舉辦期間，中國工程院院士陳立泉專門就固態電池的技術發展狀況及其優越性能進行了闡釋，并提出，固態電池中不含可燃的液體電解質，這一特性能夠極大地改善電動汽車的安全性，因此他建議應大力支持固態電池的研究、開發和產業化。
■安全性是最大優勢
自電動汽車推廣以來，因鋰離子電池燃燒而發生事故的新聞一直未曾間斷，現階段所使用的動力電池安全性問題已引起全社會廣泛關注，可以看到，為破解安全隱患，近幾年鋰電池行業各個環節方都在不遺余力地解決電池安全問題。
與此同時，為提高電動汽車續駛里程，實際情況是，已有多個國家制定了電芯能量密度進一步提升到300～400千瓦時的計劃。因此，如果從應用層面出發，就需要未來的電池既具備安全性，又同時擁有高能量效率的特性。
據記者了解，盡管目前動力電池在電池模塊和系統設計方面，已經采取了先進的電源管理技術、冷卻技術、密封技術、散熱技術等，基本滿足了電動汽車對安全性的要求，但依然存在著熱失控、過熱、起火燃燒甚至爆炸的危險，行業專家認為，導致其燃燒爆炸的根本原因，是鋰離子電池電解質屬于可燃的有機溶液，因此，固態電解質的電池則被看作是解決動力鋰電池安全問題的終極方案。中國科學院寧波工業技術研究院新能源技術研究所研究員許曉雄認為：“在新型二次化學儲能電源中，基于固體電解質的全固態鋰電池的優勢與特點是很明顯的，目前，企業、科研單位、高校都非常關注這一領域，并在努力地推進相關研究工作。”
據一位不愿具名的業內專家介紹：“固態電池由正極、負極、電解質、集流體和外殼構成，其中關鍵部件是前三者。如果在固態鋰空氣電池中，固態電解質可以將空氣正極側和鋰金屬負極側分離，能夠完全防止大氣成分和鋰金屬的直接反應，從安全性上說，固態電解質具備很高的機械強度來阻止鋰枝晶穿透；從穩定性上說，以氧化物體系為主的固態電解質可以表現出優良的穩定性，同時也能夠解決開放型空氣電池的漏液和電解液揮發問題。”
在百人會夏季論壇上，陳立泉同樣對固體電池安全性特征作了說明，他談到，當電池出現局部短路時，只是聚合物發生熔化，熔化以后成為絕緣體，不會著火。
■電導率難題待破解
“固態電池在安全性方面確實具備很大優勢，但根據目前的研發進展，能量密度方面的優勢還暫時無法完全展現。”許曉雄告訴記者。
寧波索福人能源技術有限公司董事長王蔚國進一步向記者解釋：“固態電解質的鋰離子電導率通常比液態的水系和非水系電解液低，在電池組裝過程中和鋰金屬以及空氣正極之間的界面阻抗較大，這就造成固態鋰空氣電池的能量利用效率和輸出功率目前低于液態的水系和非水系電解液體系。也就是說，固態電池在能量密度方面暫時不具備優勢。”
王蔚國指出：“由于固態電解質電導率總體低于液態電解液，這導致了目前固態電池的倍率性能整體偏低，內阻較大，所以固態電池暫時無法滿足快充要求。不過，固態電解質的電導率也會隨著溫度上升而有明顯的提高，也就是說，固態電池最好在高一點的溫度下工作，才能發揮良好的性能。否則當溫度低時，固態電池的電導率就低，動力性隨之變差。”
據了解，即便是在法國已經運行兩年的3000余輛全固態電池出租車，其工作溫度也必須在60～80 ℃之間。
■顛覆產業為時尚早
中國科學院物理研究所研究員、清潔能源中心常務副主任、固態離子學課題組組長黃學杰向記者表示：“盡管法國巴黎已經研發出了基于高分子聚合物固體電解質的大容量固態鋰電池，并應用于實踐，但目前還沒有展示出它的真正優勢。”
黃學杰認為：“一種材料從實驗室走向社會應用層面，一般需要十年左右時間，而固態電池正處于研究階段，因此要實現產業化，還尚需時日。目前，我們已經預測出固態電池具有高安全性（特別是高比能狀態下的安全性）、長壽命的優勢，由于現在還沒有出現真實的產品，所以只能認為，固態電池所具備的以上優勢僅是研發工作者的猜測。只有當它展示出自身優勢時，才能真正為市場所接受。”
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