我手中的这台三折叠手机,至今都还未用上那先进的固态电池呢!想想看,手机作为我们日常生活中须臾不离的重要工具,对于电池技术的革新本应处于前沿位置。然而,目前的状况却是,我这台充满科技感的三折叠手机,依然在依靠传统的电池技术支撑着日常的使用。
再看看你们的电动汽车,着的哪门子急呀?电动汽车固然在环保和能源转型方面具有重要意义,但要知道,汽车的研发和生产是一个复杂且庞大的工程体系。从车辆的整体架构设计,到动力系统的优化,再到安全性能的保障,每一个环节都需要精心打磨。
就拿电池技术来说,为电动汽车配备固态电池,需要解决一系列的技术难题和成本控制问题。比如,固态电池的大规模生产工艺尚未完全成熟,生产成本居高不下。而且,在确保电池的稳定性、安全性以及使用寿命等方面,还需要进行大量的实验和改进。
相比之下,手机的更新换代速度通常要快于汽车。即便如此,我的三折叠手机都尚未享受到固态电池带来的优势,你们的电动汽车又何必如此急切地追求这一尚未完全成熟的技术呢?或许,耐心等待技术的进一步完善和成本的降低,才是更为明智的选择。
11月5日,华为公布最新的硫化物固态电池专利,名称为《掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池》。随着华为的入局,固态电池产业化路线图已经更加清晰,更加靠谱了。
11月5日,国家知识产权局公布了宁德时代三项固态电池专利,分别为“改性固态电解质及其制备方法、固态电池及用电装置”、“固态电解质膜及其制备方法、固态电池、用电装置”和“固态电池单体及其制造方法”。
宁德时代改性固态电解质及其制备方法、固态电池及用电装置
本申请涉及一种改性固态电解质及其制备方法、固态电池及用电装置,该改性固态电解质的组分包括固态电解质基材以及分布在所述固态电解质基材中的相变增韧剂;且在所述改性固态电解质中,所述相变增韧剂主要分布在所述固态电解质中的品界处;所述相变增韧剂能够在外力的作用下发生相变。
固态电解质膜及其制备方法、固态电池、用电装置
本申请涉及一种固态电解质膜及其制备方法、固态电池、用电装置。所述固态电解质膜包括固态电解质材料层以及分散在固态电解质材料层中的相变增韧剂和纤维材料,所述固态电解质材料层包括无机陶瓷固态电解质材料。上述固态电解质膜在固态电解质材料层通过相变增韧剂和纤维材料之间的协同作用,能够有效提升固态电解质膜的力学性能,特别是断裂韧性,进而减少断裂导致的枝晶和短路等问题。
固态电池单体及其制造方法
本申请公开了一种固态电池单体及其制造方法,固态电池单体包括电极组件以及封装壳。封装壳包括两个封装膜,电极组件设置于两个封装膜之间,两个封装膜连接并形成沿电极组件周向设置的封装部,封装部包括封装区和加强区,加强区的厚度大于封装区的厚度,和/或,加强区的硬度大于封装区的硬度。本申请中的固态电池单体及其制造方法,将封装部沿电极组件的周向设置,与电极组件的外形匹配,提高了密封稳定性。并且,封装部上设有加强区,加强区的厚度增大或者强度较高,能够降低封装部褶皱产生的风险。上述的结构,提高封装效率的同时,还能够降低封装过程产生褶皱的风险,提高了固态电池单体的密封性能。
宁德时代透露的固态电池消息
2023年,宁德时代发布了创新前沿的凝聚态电池技术,单体能量密度高达500Wh/kg,并创造性地实现了电池高比能与高安全的兼得。凝聚态电池是固态电池技术的一种重要进展,介于半固态和全固态电池之间。
今年4月,宁德时代对外披露,2027年有能力小批量生产全固态电池,但大批量生产仍然会面临成本等问题。
宁德时代表示,其在全固态电池研发方面已有7-8年的时间,一直试图寻找突破。如果用数字1到9,表示固态电池的技术和制造成熟度,1是刚开始涉及这一领域,9是技术成熟,可以投入大规模生产。当前行业最高水平只到了4左右,只是做出了一些器件样品,进行一些实验验证。目前,宁德时代的研究进展也处在4左右,但是对比全世界的情况,其研究处于领先水平。
另外,宁德时代投入研发较多的技术路线是硫化物路线,目前已有高能量密度的固态电池样品,并已成功构建了10Ah级别的验证平台,但距离商业化仍需一定时间。
宁德时代全固态电池方案:高镍三元正极颗粒从多晶换成单晶材料,并且进行双层包覆,第一层无机氧化物包覆,抑制界面的反应,第二层固体电解质包覆,提升界面离子扩散,负极方面采用锂金属或者合金,用硫化物固态电解质进行疏水层包覆,在电芯封口前再去除疏水层,来提高空气稳定性。
华为为什么能够如此断言呢?这绝非是凭空臆想,其中确实蕴含着众多值得我们深入探讨和挖掘的缘由。在当今这个科技以令人瞠目结舌的速度飞速发展的时代,硫化物固态电池技术路线无疑如同璀璨星辰般成为了备受瞩目的焦点。
从其独特的化学构成来看,硫化物所具备的分子结构和化学键的特性,决定了其在电池领域的潜在优势。而在物理特性方面,诸如高离子电导率、良好的热稳定性等特质,使得硫化物固态电池在性能表现上具备了超越传统电池的可能性。然而,从这独特的化学构成和物理特性,过渡到复杂的制造工艺,其中的艰难险阻可谓数不胜数。制造过程中的原材料筛选、精确的配比控制、严苛的生产环境要求,每一个步骤都犹如在钢丝上行走,充满了不确定性和挑战。但与此同时,一旦成功突破这些难关,所带来的性能优化机遇也是无可限量的。
就拿我们日常生活中须臾不可离的手机来说,如今它已然成为了人们生活中不可或缺、宛如空气般存在的一部分。回首往昔,手机在诞生之初仅仅具备简单通话和短信功能的设备,仿佛是一个稚嫩的孩童,功能单一而有限。但随着科技的进步,它如同破茧成蝶般发展到如今集高清摄影、智能导航、高效办公等多种强大功能于一身的智能终端。在这华丽蜕变的背后,其内部的电池技术革新更是起到了至关重要的作用。电池技术的进步直接影响着手机的续航能力,让我们不再为频繁充电而烦恼;充电速度的提升,使我们在短暂的闲暇时光就能让手机迅速恢复活力;而整体性能的优化,更是为我们带来了流畅、高效的使用体验。
低空飞行器领域同样吸引着无数人的目光,令人心驰神往。随着技术的不断突破和创新,低空飞行器在民用和商用领域的应用范围愈发广泛。在物流配送领域,它为短途运输带来了高效、灵活的解决方案,特别是在交通拥堵的城市环境中,能够快速穿梭于大街小巷,将货物准确无误地送达目的地。在旅游观光方面,它为游客提供了一种前所未有的独特体验,让人们能够从空中俯瞰大地的壮丽美景,感受大自然的鬼斧神工和人文景观的魅力。而在紧急救援场景中,低空飞行器的快速响应能力更是发挥了关键作用,能够在第一时间抵达受灾区域,为被困人员送去生的希望。这一切的实现,都离不开先进的能源供应系统作为坚实的支撑。而硫化物固态电池技术的横空出世,犹如为低空飞行器的发展注入了一股强大的动力,为其未来的发展开辟了崭新的可能。
最后谈到新能源汽车,毋庸置疑,这是全球汽车产业转型升级的关键所在,具有举足轻重的战略意义。在环保压力与日俱增、资源紧张的大背景下,新能源汽车的市场需求如同燎原之火,持续攀升。然而,要真正实现长续航里程,让驾驶者无需频繁担忧电量不足;要达到快速充电的效果,缩短等待时间,提高出行效率;要拥有更高的安全性,保障乘客和车辆的生命财产安全,电池技术的突破无疑是重中之重,是解决这些关键问题的核心钥匙。硫化物固态电池技术路线的不懈探索和蓬勃发展,宛如黎明前的曙光,为新能源汽车行业带来了新的希望和无限可能,有望彻底解决长期以来困扰行业发展的诸多棘手难题,推动新能源汽车行业迈向更加辉煌的未来。
综上所述,今天我们从硫化物固态电池技术路线,到手机、低空飞行器,再到新能源汽车一一进行全面、深入的剖析,并非是一时兴起,而是为了能够更加清晰、准确地洞察科技发展的趋势,从而牢牢把握未来产业变革的方向,在这风起云涌的科技浪潮中顺势而为,勇立潮头。
华为固态电池专利曝光
首先,华为都说了啥至关重要。按照11月5日,华为公布的最新硫化物固态电池专利内容来看,华为解决了金属锂负极与硫化物电解质界面的副反应问题,从而大幅延长了固态电池的使用寿命。
作为世界上最活泼的金属之一,锂一旦与电解质中的硫元素直接接触,往往会发生一系列化学反应,从而影响电池寿命。然而,华为通过将含有氮元素的基团掺杂进硫化物材料中,从而避免了这种有害反应的发生。同时掺杂化物还具有较高的电导率,进一步提升了固态电池的充放电效率。
可以说,华为将固态电池从材料和工艺两方面进行了大幅提升,为中国固态电池的产业化和量产应用的提速再添动力。
其次,需要着重指出的是,更为关键和重要的因素还并非仅仅局限于技术层面。华为公布固态电池专利这一举措本身,实际上就已经清晰地表明,他们早已不动声色地开始在暗中精心布局下一代能源存储技术。一直以来,表面上看似不声不响的华为,在众人尚未察觉之际,居然已经在固态电池的研发道路上前行得如此之远、进展得如此之快,这着实令人感到无比的惊奇和震撼。
再进一步深入思考,华为本身就在电子通讯领域拥有深厚的技术积淀和广泛的市场影响力,在人工智能方面展现出了卓越的创新能力和前瞻性布局,同时在数字能源领域也具备强大的实力和丰富的经验。一旦固态电池能够与华为旗下的三折叠手机实现完美融合,为手机带来更长的续航和更快速的充电体验;与鸿蒙智驾系统相互协同,为智能驾驶提供更稳定和高效的能源支持;与华为储能技术相结合,进一步提升能源存储和利用的效率,那么,我们很难想象将会推出怎样令人叹为观止的震撼产品。
华为此次入局之后,以固态电池为显著标志的新一代电动能源变革的产业化路线图已经变得愈发清晰和明朗。那么,华为为何在众多选择中三选一呢?接下来,让我们对硫化物固态电池路线进行详细的解读。
在技术路线的抉择方面,以华为所具备的强大实力和敏锐独到的眼光,似乎已经在目前主流的聚合物、氧化物、硫化物这三大固态电池路线当中作出了深思熟虑的选择。
其中,聚合物固态电池路线最为明显的问题在于其性能的“薄弱”之处。诚然,它具有工艺相对较为简单、成膜性良好的优势,这在一定程度上降低了生产制造的难度和成本。然而,其存在的致命缺陷是室温下离子电导率过低,这就导致它无法满足大功率的输出需求,也难以单独使用以支撑高能耗的应用场景,从而极大地限制了其在实际应用中的广泛性和实用性。
而氧化物固态电池的突出问题则是其质地的“脆弱”特性。尽管它具备电导率适中、热稳定性很高,以及材料价格相对较低的优势,为其在一定程度上降低了成本和提高了安全性。但是,其也存在着电极材料界面刚性易碎、接触不良等基于刚性固固界面原理上的技术硬伤。在快速充放电和机械振动的复杂工况下,这种脆弱性就会暴露无遗,容易导致电池性能的迅速下降,严重影响了其在实际应用中的稳定性和可靠性。因此,目前在实际应用中往往需要在固态电解质中添加 5%—10%的所谓润湿液,以此来弥补其性能上的不足。这也造就了一些所谓的“非全固态”的固态电池,并能够在一定条件下快速装车使用。但是,这种氧化物固态电池在面对诸如是否能支持 6C 以上的快充、在震动、撞击等复杂多变的使用环境中的表现究竟如何,目前来看依然前景不明,充满了不确定性和风险。
现在,摆在我们面前可供选择的就只剩下硫化物固态电池路线了。硫化物固态电池具有一系列显著的优势,例如出色的加工性能以及极高的电导率。同时,与氧化物、硫化物固态电解质相比,它更易于进行加工和实现致密化,能够与正负极材料的界面实现更好的接触性。这一系列的优点意味着硫化物固态电池在能量密度方面更具优势,能够提供更强大的功率输出,具备更快的充放电速度,并且在实际使用中表现得更加坚固耐用。
但是,硫化物电解质也并非完美无缺,它同样存在着一些不可忽视的缺点。其一,硫化物电解质本身的合成过程极为复杂困难,成本高昂,这无疑增加了生产制造的难度和成本投入。其二,硫化物一旦接触空气,会迅速发生水解反应生成具有毒性的气体,因此电解质的合成必须在严格的惰性气氛环境下进行,这不仅增加了制造的复杂性,也使得运输及储存的成本大幅提升。第三,硫化物电解质还存在在空气中不稳定的问题,这就对电芯外壳的设计和制造提出了更高的要求,同时也导致 pack 成本相对较高。
然而,相较于聚合物、氧化物路线从原理上所带来的性能“局限”而言,硫化物路线尽管面临诸多困难和高昂的成本,但是却可以通过持续的技术攻坚和规模效应来逐步加以解决。正所谓,选择走正确的道路,尽管充满艰辛和挑战,但是却是实现目标的最近途径。这似乎与华为一直以来所秉持的科研和产品发展思路不谋而合。无论是在手机领域的不断创新,还是在低空飞行器领域的积极
如今,就连那些被视为高端前沿的手机都尚未能够用上固态电池,电动汽车又何必如此着急呢?!要知道,高端手机在技术应用和创新方面往往处于领先地位,它们对于新技术的敏感度和追求度通常都极高。然而,即便如此,固态电池在高端手机领域的应用仍未得以实现。
所以说,不管是从技术产业化的艰难推进历程、产品价格战略的精心布局考量,还是从市场需求的复杂多变态势来看,这次华为的入局,无疑具有重大的意义和影响,可以说固态电池的产业化路线图已经变得比以往任何时候都更加清晰明确。
固态电池的头啖汤还是要请“三折叠屏”手机先来品尝尝试,究竟是好是坏、水深水浅,通过实际的应用和市场的检验一试便知。毕竟,三折叠屏手机作为手机领域的创新代表,对于新技术的接纳和尝试具有先锋作用。
此外,在众多急切盼望固态电池量产的领域中,比较着急的还有那些低空飞行器领域。无论是常见的无人机,还是充满未来感的飞行汽车,都正在眼巴巴地盼望着更高能量密度、更高功率的固态电池能够实现量产。因为只有这样,才能满足真正的商业化飞行对于续航能力的严苛要求,以及承载更大有效载荷的实际需求。
就拿无人机来说,在农业植保、影视拍摄、物流配送等众多应用场景中,无人机的续航时间和有效载荷直接决定了其工作效率和应用范围。而目前的电池技术往往限制了无人机的长时间作业和大重量物品的携带能力。
飞行汽车作为未来交通的一种可能形式,对于电池性能的要求则更为苛刻。要实现安全、稳定、长距离的飞行,高能量密度和高功率的固态电池是必不可少的关键因素。只有固态电池的量产和应用,才能让飞行汽车从概念走向现实,真正融入人们的日常生活。
综上所述,固态电池的发展和应用对于众多领域都具有至关重要的意义,而其产业化的进程也正面临着诸多挑战和机遇。