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演說節錄|鋰電池技術停滯期將至,固態電池如何快速上位?

「2019全球汽車動力電池創新技術大會」於上海盛大展開,會場雲集鋰電池與汽車產業重量級來賓,固態電池廠輝能科技受邀針對固態電池在電動車市場商業化可行性與產業化時程發表演說,分享固態電池在產業化及進入車用過程中的機會點、挑戰與輝能的策略。


<輝能科技業務處長 鄭博倫出席發表演說>

機會|電池技術空窗即將來臨
受到全球新能源車需求推動,鋰電產業正以前所未有的規模與速度發展,現行的液態鋰電池大致能夠達到市場要求,但在安全性和能量密度方面卻只到勉強達標甚至不足的程度,且在不犧牲安全性的前提下,鋰電池的能量密度進展將在兩年內上觸到理論上的天花板。
然而,新電池技術如鋰硫電池或鋰空氣電池,都尚在研發初期,至少要到2040年之後才有可能有商業化的機會,如此一來,2021年到2040年就形成了一個電池技術的空窗期,全球新能源車產業正要起飛,如何在最快速又兼顧經濟效益的情況下去讓一項全新的電池技術去遞補上傳統鋰電造成的缺口,是我們一直以來思考的方向。


<動力電池技術空窗即將來臨>

挑戰 |能量與成本難兩全
市場殷切期待固態電池新能源車能夠儘快落地,對固態電池也有千百種的幻想,但我們今天要提出一些比較實際的看法。
大家應該經常可以看到固態電池能量密度翻個兩三倍的報導,但如果您深入去看國內外一些科學家的看法,事實上固態電解質的密度是比電解液高的,也就是說在採用相同正負極活性材料的情況下,固態電池的能量密度反而會低於液態,若真要超越液態,必須採用高鎳正極(HNMC)搭配高比例的矽或鋰金屬負極等高利用率的活性材料。
但是,這幾項材料技術在現行還未有電池廠能夠完全掌握,更別提在近三五年內量產這樣的高能量固態電池。
另外這還牽扯到一個問題:成本,目前高鎳正極與新型負極的供應鏈都還不成熟,供貨量也很小,我們如何能期待這麼夢幻的材料組合能夠以親切的價格出現在市場上呢?

策略 |雙管齊下 專注達成最終目標
輝能提出的策略是同時發展固態電池芯技術以及針對固態電池所發展出的機構組裝技術,在本質安全的基礎上,同步拉升「模組能量密度」與「成組效率」來達到高的電池包能量密度。
我們透過過去12年在固態電池研發與實用化過程中的技術積累,發展出了一套全新的電池包技術: 「MAB多軸固態雙極電池包」。
建構在固態電池安全性上,以多軸向內部串並聯的方式堆疊電芯,且每一塊電芯都自帶散熱機制,因此電池包內部能夠緊密堆疊,省去大量鬆散空間、散熱系統與保護機構材,把體積成組效率拉升到75%左右,高於現行電池包約3到5.5成。
如此一來,即便採用與目前液態電池相同的正負極材料,在電池包階段的能量密度仍然高於檯面上所有車款,預計在2022年輝能就能以800Wh/L的電芯搭配75%成組效率製造出600Wh/L的電池包,協助電動車達到等同燃油車的單次充電續航里程,750公里,當然,安全性還是在標準之上。


<輝能利用兩項核心技術同步提升電池包能量密度>

經過這一兩年與車廠的合作交流,很榮幸的,輝能雙管齊下的策略都獲得車廠的認同與好評,也共同製作了幾台樣車,近日很快又會有好消息能分享給各位。
另外,關於規模化,目前輝能已與十數家的鋰電池廠、車廠或相關企業進行JV或授權生產的計畫討論,我們期望能夠透過團體的力量,共同在最短的時間內將固態電池甚至固態電池車帶進市場,完成動力電池的革新,填補電池技術的空窗期。

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