成本低 导电率高 更安全 无机电解液锂电池技术有何奇妙?
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- 发布时间:2019-12-08 10:17
近年来,全球新能源汽车产业快速崛起,其中一个重要推动力在于动力电池技术取得百年历史性突破。但成绩背后也有隐忧,目前动力电池市场增速出现放缓,动力电池企业利润下降,且盈利更趋向头部企业,一場优胜劣汰的淘汰赛正在动力电池市场上演。
如何保障新能源汽车健康持续发展,提升动力电池市场增量空间,成为新能源汽车全产业链共同关注的话题。INNOLITH(英诺利)是一家专注研发无机电解液电池的技术公司,该公司声称已在无机电解液电池研发上取得突破性成绩,可为动力电池市场带来全新面貌,《新能源汽车报》记者特专访了该公司首席执行官谢尔盖·布钦(Sergey Buchin)先生。
记者:英诺利致力“锂创新”?
谢尔盖·布钦:我们公司叫INNOLITH,实际上是两个英文的字头组成的,一个是INNO,一个是LITH。我们目前开发的产品是锂电池,主要核心技术是无机电解液技术,INNO有两层意思,一个是无机,另外一个是创新;LITH是锂的英文字头,这就是公司名字的由来。
从公司组成上来讲,我们总部在瑞士,总部有20个人左右,德国研发中心有70多人,这70多人都是电池方面的科学家和工程师,所以我们认为自己是一家电池技术研发公司。
记者:无机电解液锂电池具体有哪些核心优势?
谢尔盖·布钦:成本方面,如果在使用相同材料的情况下,不管是622电池还是811电池,其功率的储存都会存在一个理论值,但传统锂电池实际上只能达到理论值的50%-60%,而我们无机电解液的锂电池可以达到理论值的80%-90%。比如说有机电解液622电池的能量密度约为160wh/kg,但绝对做不到250wh/kg。
安全方面,有机电解液在过充过放情况下,有些材料会失去稳定性,而我们无机电解液是不可燃的、非常稳定。我们研究发现,传统有机电解液锂电池充放电之后会在正极、负极形成SEI膜,随着充放次数增加SEI膜厚度不断增加,形成内部枝晶造成短路,甚至产生大量的热,直至燃烧。无机电解液的电池充放电后也会形成SEI膜,但只在负极表面形成,不在正极表面形成SEI膜,而且SEI膜形成后厚度不发生改变,这个就是无机电解液电池安全的原因。
导电功率方面,有一个衡量导电率的标准参数,传统有机电解液的锂电池只有大约10 mSiemens/cm,我们无机电解液电池是30到100mSiemens/cm,没有功率上的损失,导电率更高强烈的,而固态电池小于1 mSiemens/cm,这对固态电池来讲未来也是一项挑战。
记者:无机电解液锂电池如此独辟蹊径,那它有哪些需要改进呢?
谢尔盖·布钦:无机电解液电池也有三个方面需要对产品进行提升:第一,现在的电芯系统是一个加压形式的,所以我们用钢来做电芯的外壳,这个硬外壳成本比较高,将来要把系统设计成没有压力的,朝塑料壳方向努力;第二,我们的电极容易被腐蚀,改用塑料外壳可以减小腐蚀程度,在成本上进一步下降;第三,我们的产线与传统锂电池相比,有80%的部分是基本上相似的,有20%可能是比较独特的,因为无机电解液可能在灌液和电芯内部结构上有些不同,所以需要在大型量产线上重新设计这20%的产线。
记者:贵司把第一个示范项目选在美国PJM公司的原因是什么?示范效果如何?
谢尔盖·布钦:我们之所以把第一个示范项目选在PJM,也是因为它的系统非常有竞争力,很多电池厂家的电池都在这个系统里面为电网提供辅助服务。美国PJM公司(P代表的是宾夕法尼亚州,J代表的是泽西州,M代表的是马里兰州)发展初期主要是为三个州提供电网服务,如今已经涵盖美国13个州,在电力交易方面公认为全球领先,尤其是它的交易规则、交易系统很知名。
PJM系统中共有300兆瓦的储能做调频,我们占2兆瓦。PJM公司有一整套非常完整的评估系统,依照精确度和响应时间等参考值为所有储能系统进行评分。我们P1的评分一直名列前茅。
记者:贵司如何看待无机电解液锂电池的未来?
谢尔盖·布钦:锂电池业界普遍认为,有机电解液锂电池的能量密度瓶颈点在400wh/kg左右,目前业界领先的锂电池能量密度已经实现300wh/kg,随着技术瓶颈日益接近,大家都在寻求新的创新技术,这也是电池企业加快研究固态电池、锂硫电池的原因。
现在固态电池在实验室里已经可以做到400wh/kg,但固态电池量产化还需要时间,预计到2030年或者更远的未来;锂硫电池在实验室仍处于一个初期阶段,业界普遍认为到2040年以后才能看到锂硫电池的量产。
我们研发的P2能量密度约为 1000wh/kg,它已经不是锂离子电池的原理,而是能量转换,与锂硫电池基本原理一致,我们预计在2023年就可以实现量产,而无需要等到2040年以后。所以从技术路线来讲,我们现在已经有很清晰的技术路线,达到别人可能到2030年、2040年才能实现的目标。
记者:贵司的市场定位是怎样的?
谢尔盖·布钦:从公司定位来讲,我们希望专注在电池技术研发上,而不是生产上。二十年来,我们的研发投入已经超过5亿美金,在技术上取得了很多重大突破。到目前为止,我们在世界各地已经获得近200个专利,还有40个专利在等待获批。我们在中国已经有9个专利获得批准,1个专利在等待获批。我们希望找一些合作伙伴,利用许可证的方式,实现技术研发成果商业化,在P1成功的基础上再把P2介绍到市场。
记者:贵司选择合作伙伴的标准是什么?
谢尔盖·布钦:第一,电池制造者或电池用户,我们认为电池市场非常大也有很多技术存在空间,新公司进入可以带来新竞争,我们接触的电池公司都很了解电池、懂电池,也懂得如何使用电池。第二,因为电池行业门槛很高,我们寻找的公司需要具备一定规模,有市场影响力的合作伙伴才能真正做大、做好。
记者:在寻求合作伙伴方面,贵司有哪些进展?
谢尔盖·布钦:从合作伙伴角度来讲,我们和全球18-20家公司在谈合作机会,中国占7家。这些公司对我们产品很有兴趣,他们涵盖能源领域、电动汽车领域、航空领域、航海领域。由于目前还没有达成相关协议,所以不方便说出它们的名字。
生产方面,我们和一家德国电池设备制造商一起合作,做产品产线的设计和建造。另外,我们正在跟两家非常好的中国电池设备制造商接触,我们非常有信心,把产品很顺利量产化。如果产线建在欧洲,合作伙伴认为从设计到投产每一个阶段基本上需要9个月左右,但如果产线建在中国,这个时间可能会大大缩短。
做产线设计和制造的合作伙伴建议我们,未来产品从实验室到量产要经过三个步骤:第一个步骤是概念线,就是搭建一条能实现从实验室到量产过程的概念线,来把关整个工艺流程设计是否合理,样品是否满足要求,这是建造一条年产50-100兆瓦的小产线;第二个步骤是示范产线,也就是在概念线成功的基础上,做年产400-800兆瓦的生产线;第三步是建造年产4GWh到8GWh的产线。
记者:贵司为什么选择中国动力电池市场?
谢尔盖·布钦:我们非常看好中国的市场。第一,在电动汽车方面,中国新能源汽车发展是全球发展最好、最快、最多的。现在补贴退坡,电动汽车的发展可能会受到一定的阻碍,这个时候更需要新技术。从这一点上来说,我们技术在没有补贴的情况下,可以让电动汽车比常规燃油车性价比更高。
第二,中国可再生能源装机量是巨大的,特别是像风电、太阳能,全世界根本没有其它地方可以相比,但是可再生能源最大的特点就是不稳定。可再生能源需要技术创新的辅助,而储能是非常好的辅助工具,我们的电池技术可以做到清洁能源比传统燃煤电厂的成本还要低。
发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,随着新一轮科技革命和产业变革孕育兴起,新能源汽车产业正进入加速发展的新阶段,不仅为全球经济增长注入强劲新动能,也有助于减少温室气体排放,应对气候变化挑战,改善全球生态环境。我们期待更多新技术在新能源汽车产业找到自己的位置,早日为人们的生活带来更多福祉。
赵文博