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固態(tài)電池技術(shù)果真市場化了？
時間:2020-07-08 08:32來源:中國電池聯(lián)盟 作者:龍闕
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2020年Q2，電動汽車交付市場，特斯拉交了一份漂亮的“答卷”，9萬多輛新車的成績，遠(yuǎn)超7.2萬輛的預(yù)期；推遲的高考，也如約而至。先在這里，祝愿所有學(xué)子“金榜題名”，“馬踏長安”！
由于銷量過盛，特斯拉不得不像供應(yīng)商LG化學(xué)提出增加電池采購的需求。為此，LG化學(xué)韓國吳倉工廠，還需要改造產(chǎn)線以滿足特斯拉的需求。此外，特斯拉還與松下擴(kuò)大了在內(nèi)華達(dá)的生產(chǎn)規(guī)模。
不過，特斯拉在追加、擴(kuò)產(chǎn)的同時，卻取消了在柏林工廠生產(chǎn)電池的計劃。毋庸置疑，產(chǎn)銷兩旺的特斯拉，此時選擇縮減柏林工廠的規(guī)模，應(yīng)該是受疫情的影響。
電動化進(jìn)程發(fā)展到今天，當(dāng)動力電池發(fā)展面臨三元材料和磷酸鐵鋰路線走到技術(shù)天花板的窘迫之際，固態(tài)電池技術(shù)路線被看成是下一個動力電池風(fēng)口。從鋰電“市場霸主”中日韓，到“技術(shù)之王”美利堅，再到“后起之秀”歐洲列國，無一不是蠢蠢欲動，試圖占領(lǐng)固態(tài)電池的戰(zhàn)略高地。
但是，從行業(yè)各大企業(yè)戰(zhàn)略布局來來看，不論是日本的豐田和松下，還是國內(nèi)的寧德時代和贛鋒鋰業(yè)，或者是車企巨頭特斯拉、大眾、寶馬等放出的信息，固態(tài)電池商業(yè)化的大好局面似乎已經(jīng)到來。而事實(shí)上，現(xiàn)實(shí)是骨感的。
固態(tài)電池研究始于上個世紀(jì)八十年代，迄今為止還只是在第一步打轉(zhuǎn)，仍舊處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。即便是越過了實(shí)驗(yàn)室階段，也要經(jīng)歷一輪又一輪的小試、中試，攻克諸多生產(chǎn)技術(shù)和工藝等方面的難關(guān)，才可以最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
誠然，電池技術(shù)的進(jìn)步，需要全產(chǎn)業(yè)鏈相互協(xié)調(diào)和配合才能完成。在當(dāng)下與其配套的設(shè)備、工藝等還不成熟，甚至連技術(shù)路線都不確定，生產(chǎn)設(shè)備都沒有的情況下，談?wù)摴虘B(tài)電池的商業(yè)化顯然為時尚早。電池生產(chǎn)工藝和設(shè)備難題，赫然成了牽絆電池技術(shù)路線發(fā)展的問題之一。
以鋰電池為例，生產(chǎn)工藝及其復(fù)雜，大致可分為極片制作、電芯制作和電池組裝三個工段，而極片制作工藝又包括電極漿料制備、電極漿料涂布、輥壓、分切、極耳焊接等工序；電芯制造工藝又主要包括卷繞或疊片、入殼封裝、注入電解液、抽真空并封裝等；電池組裝工藝主要包括化成、分容、組裝、測試等。
固態(tài)電池作為鋰電池的一種，拋開芯片制造的難度不談，鋰用作負(fù)極材料的制備，堪比芯片制造的難度，因?yàn)殇嚇O容易與空氣中的氧氣和水分發(fā)生反應(yīng)，且還不耐高溫，這就給固態(tài)電池的生產(chǎn)組裝和實(shí)際應(yīng)用中帶來了極大的困難。
以硫化物固態(tài)電解質(zhì)為例，因?yàn)榱蚧锘虘B(tài)電解質(zhì)對空氣極為敏感，特別容易氧化，稍微遇到一點(diǎn)水氣還容易產(chǎn)生硫化氫這樣的有毒氣體，這意味著其生產(chǎn)環(huán)境的控制將十分苛刻，需要隔絕水分與氧氣，并且還會產(chǎn)生有毒氣體。
然而，理論上硫化物電解質(zhì)的生產(chǎn)環(huán)境需要嚴(yán)格隔絕水分和氧氣，但在實(shí)際操作中幾乎不可能，因?yàn)榱蚧镫y免不和空氣中的水分反應(yīng)生成硫化氫氣體，所以這種電解質(zhì)必須采用冷壓技術(shù)在惰性氛圍下進(jìn)行生產(chǎn)。而這樣制造出來的電解質(zhì)，微觀層面仍有空隙和晶界空格，無法做到完全致密，這樣充電循環(huán)過程中鋰枝晶就在會空隙中生成，最終導(dǎo)致電解質(zhì)破碎，電池短路。
再比如，在薄膜型氧化物電解質(zhì)的制造中，由于傳統(tǒng)的涂布法無法控制粒子的粒徑與膜厚，成膜的均勻性比較低，只有真空鍍膜法才能夠較好保持電解質(zhì)的均勻性。所以，薄膜型固態(tài)電池產(chǎn)品多采用真空鍍膜、磁控濺射、脈沖激光沉積、化學(xué)氣相沉積等方法生產(chǎn)，對設(shè)備要求極高，制備工藝也很復(fù)雜，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，成本高昂。所以，目前即使是少數(shù)商用的薄膜型固態(tài)電池，也都只是用在對價格極其不敏感的航空航天、以及心臟手術(shù)領(lǐng)域。
此外，固態(tài)電池的生產(chǎn)流程、工藝方式和傳統(tǒng)鋰電池也是完全不一樣的，雖然理論上固態(tài)電池和當(dāng)下鋰電池在封裝技術(shù)上大同小異，但電解質(zhì)膜片和正負(fù)極極片的制備上卻是全新的。例如，制備固態(tài)電解質(zhì)或正極材料，需要采用射頻濺射、射頻磁控濺射等各種濺射技術(shù)，甚至用3D打印技術(shù)；制備金屬鋰負(fù)極需要采用真空熱氣相沉積技術(shù)。而這些技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，目前也是重大挑戰(zhàn)。
推動電池技術(shù)發(fā)展，提高電池生產(chǎn)水平，最近簡單，也是最笨的辦法，自然是提升電池從業(yè)人員的制造技能水平。為了更好的推行電池制造職業(yè)技能等級制度，進(jìn)一步落實(shí)國務(wù)院《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020 年）》的要求，健全電池制造技術(shù)技能人才評價體系，完善電池制造職業(yè)崗位規(guī)范，全面提高電池制造職業(yè)從業(yè)者專業(yè)水平，中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會、中國綠色供應(yīng)鏈聯(lián)盟電池專委會、中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會電池專委會將于8月在蘇州舉辦國家電池行業(yè)職業(yè)等級評價（高級）培訓(xùn)，現(xiàn)面向全國招生。
本屆培訓(xùn)班邀請國內(nèi)著名專家講課，主要涉及目前熱門的氫燃料電池、動力鋰離子電池技術(shù)、鉛酸電池技術(shù)、電池材料、電池應(yīng)用技術(shù)、儲能電池、電池設(shè)備、電池回收再生、電池梯次利用技術(shù)、電池材料、電池檢測等專題，內(nèi)容充實(shí)、新穎、實(shí)用。
培訓(xùn)范圍主要涉及目前熱門的氫燃料電池、動力鋰離子電池技術(shù)、鉛酸電池技術(shù)、電池材料、電池應(yīng)用技術(shù)、儲能電池、電池設(shè)備、電池回收再生、電池梯次利用技術(shù)、電池材料、電池檢測等專題。
培訓(xùn)對象主要包括電池產(chǎn)業(yè)鏈的企事業(yè)單位負(fù)責(zé)人、技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)；企事業(yè)單位負(fù)責(zé)生產(chǎn)、研發(fā)管理人員、標(biāo)準(zhǔn)化體系管理人員、檢測/采購/運(yùn)行等相關(guān)部門負(fù)責(zé)人員；應(yīng)用領(lǐng)域的有關(guān)負(fù)責(zé)人和相關(guān)業(yè)務(wù)人員；涉及電池管理系統(tǒng)、咨詢、研究、檢測服務(wù)及第三方機(jī)構(gòu)等相關(guān)人員；各級政府負(fù)責(zé)新能源電池和綜合利用工作的領(lǐng)導(dǎo)及管理人員；希望系統(tǒng)學(xué)習(xí)電池相關(guān)知識，提高新能源電池領(lǐng)域?qū)ｉL的位以及中、高等院校相關(guān)專業(yè)的師生等均可報名參加學(xué)習(xí)。
培訓(xùn)內(nèi)容主要包括國家政策專題、電池生產(chǎn)基礎(chǔ)知識專題、電池生產(chǎn)工藝及安全生產(chǎn)專題、電池生產(chǎn)設(shè)備專題、電池品質(zhì)管理與檢測專題、行業(yè)與技術(shù)發(fā)展專題等，細(xì)分為鋰離子電池政策專題、鉛蓄電池政策專題、氫燃料電池政策專題、電池應(yīng)用領(lǐng)域政策專題、鋰離子電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)專題、電化學(xué)基礎(chǔ)知識及電池基本原理、電池技術(shù)及工藝未來發(fā)展趨勢等。
此外，為保障國家（或國家行業(yè)）標(biāo)準(zhǔn)編制工作的順利開展，使各標(biāo)準(zhǔn)參編單位明晰標(biāo)準(zhǔn)編制的有關(guān)要求，由中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)電池回收標(biāo)準(zhǔn)工作組受理，電池聯(lián)盟提出的“動力鋰電池回收設(shè)備通用技術(shù)要 求”等5項團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項目計劃現(xiàn)已下達(dá)（具體標(biāo)準(zhǔn)見附件一）為保證項目完成質(zhì)量，現(xiàn)面向社會征集項目計劃參編單位，有關(guān)事項如下：
一、參編單位資格條件：參編單位應(yīng)在動力鋰電池回收設(shè)備制造領(lǐng)域具有較高的行業(yè)知名度。
二、參編單位享有的權(quán)利與義務(wù)：有權(quán)在項目中列入企業(yè)名稱及項目起草人姓名；享有優(yōu)先參與本項目制修訂工作的權(quán)利；參編單位需照要求按時參加項目編制定的各項工作，并按時完成工作組分配的 項目工作任務(wù)。
三、申請要求：企業(yè)按照要求填寫好回執(zhí)表（見附件）并加蓋公章于2020年7月20日前將回執(zhí)表反饋至工作組。
聯(lián)系方式：
中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會電池專委會
地址：北京市海淀區(qū)復(fù)興路34號院25號樓
聯(lián)系人：齊老師
電話：15004658813
郵 箱：2251217746@qq.com
dccl@www.astra-soft.com
中電能協(xié)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)電池回收標(biāo)準(zhǔn)工作組
聯(lián)系人：楊老師
電 話：13522352490
郵 箱：997444040@qq.com
附件一：標(biāo)準(zhǔn)制定情況表
附件二：參編單位回執(zhí)表
(責(zé)任編輯：子蕊)
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