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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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固態(tài)電池關(guān)鍵材料體系發(fā)展研究
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| 固態(tài)電池技術(shù)是發(fā)展兼具高能量密度、高安全性、長壽命和低成本的下一代電池的重要保證，當(dāng)前全球主要國家及地區(qū)均在加快布局固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。本文從固態(tài)電池關(guān)鍵材料的技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)體系和支撐體系3個(gè)方面著手，綜述了國際固態(tài)電池關(guān)鍵材料體系的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了美國、歐洲、日本、韓國等國家和地區(qū)的固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展路徑、產(chǎn)業(yè)規(guī)模和支撐體系建設(shè)情況，梳理了我國固態(tài)電池關(guān)鍵材料體系的發(fā)展現(xiàn)狀并提出了發(fā)展目標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，我國固態(tài)電池正處于推廣發(fā)展期，在關(guān)鍵原材料、關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)瓶頸突破、規(guī)�；慨a(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等方面面臨挑戰(zhàn)。研究建議，堅(jiān)持分步發(fā)展固態(tài)電池的總體策略，設(shè)立國家級固態(tài)電池發(fā)展規(guī)劃和重大科技專項(xiàng)，推動固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)建設(shè)，促進(jìn)固態(tài)電池市場化應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，優(yōu)化固態(tài)電池生態(tài)環(huán)境建設(shè)，實(shí)現(xiàn)我國固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑世界。 |
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yexuqing
木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
- ECEPI: 2
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- 專業(yè): 數(shù)論
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國際固態(tài)電池關(guān)鍵材料產(chǎn)業(yè)體系 全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)主要分布在中國、日本、韓國、歐洲、美國等國家和地區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2023年，全球約有53家規(guī)模以上企業(yè)布局和研發(fā)固態(tài)電池。表1和表2列舉了國內(nèi)外部分主要企業(yè)的固態(tài)電池技術(shù)路線。 表1 國外典型企業(yè)的固態(tài)電池技術(shù)路線 表2 我國典型企業(yè)的固態(tài)電池技術(shù)路線 日本的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步最早，如日本東芝公司于1983年就成功開發(fā)出了可實(shí)用的Li/TiS2薄膜固態(tài)電池。目前，日本電池企業(yè)采取的固態(tài)電池主流技術(shù)路線是硫化物固態(tài)電解質(zhì)。日本擁有多家電池關(guān)鍵材料龍頭企業(yè)，如正極材料領(lǐng)域的日亞化學(xué)工業(yè)股份有限公司和住友金屬工業(yè)股份有限公司，負(fù)極材料領(lǐng)域的三菱化學(xué)集團(tuán)和Resonac集團(tuán)，隔膜領(lǐng)域的旭化成集團(tuán)和東麗集團(tuán)，以及電芯制造領(lǐng)域的松下電器公司等。在產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用領(lǐng)域，豐田汽車公司、本田技研工業(yè)股份有限公司、日產(chǎn)汽車公司等企業(yè)也積極參與固態(tài)電池的生產(chǎn)研發(fā)。2021年，日本成立了電池供應(yīng)鏈協(xié)會，涉及的企業(yè)可以覆蓋整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)鏈，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)日本電池供應(yīng)鏈的可持續(xù)發(fā)展和提升其電池產(chǎn)業(yè)競爭力。未來，松下電器公司將于2025年將固態(tài)電池進(jìn)行市場化應(yīng)用，豐田汽車公司、本田技研工業(yè)股份有限公司等汽車企業(yè)計(jì)劃2028—2030年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的規(guī)�；蜕虡I(yè)化應(yīng)用。 韓國固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展思路是研發(fā)重量輕的硫化物全固態(tài)電池以及高安全性的氧化物全固態(tài)電池，其產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)的企業(yè)主要是三星SDI公司、SK On公司以及LG新能源公司。這些企業(yè)也是目前位于全球前列的液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)。近年來，韓國發(fā)布“2030二次電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”（2021年）、“充電電池產(chǎn)業(yè)革新戰(zhàn)略”（2022年），引導(dǎo)企業(yè)合力研發(fā)固態(tài)電池，并著力建設(shè)本土電池產(chǎn)業(yè)鏈體系。韓國電池企業(yè)初步規(guī)劃在2027年前實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用；韓國的主要汽車企業(yè)還通過投資歐洲、美國等國家和地區(qū)的固態(tài)電池初創(chuàng)公司以推動固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 歐洲、美國的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)較多選擇聚合物和氧化物固態(tài)電解質(zhì)的技術(shù)路線，重視固態(tài)金屬鋰電池體系的研發(fā)。其中，美國的電池企業(yè)在早期以自主研發(fā)為主，但關(guān)鍵材料大多依賴進(jìn)口。2021年，美國能源部發(fā)布《2021—2030年國家鋰電池藍(lán)圖》，首次由政府主導(dǎo)制定了未來的鋰電池發(fā)展路線，并構(gòu)建本土鋰電池完整產(chǎn)業(yè)鏈，建設(shè)滿足其國內(nèi)需求的電池生產(chǎn)基地。美國Quantum Scape公司、Solid Power公司等固態(tài)電池主要企業(yè)均計(jì)劃在2025年前后實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的裝車示范應(yīng)用。目前，美國固態(tài)電池在航空領(lǐng)域的應(yīng)用處于世界前列。 2011年，法國博洛雷集團(tuán)研發(fā)的金屬鋰聚合物電池是全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的固態(tài)電池，已成功搭載于BlueCar電動汽車，但歐洲后續(xù)的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展較為緩慢。2017—2019年，歐洲各國陸續(xù)建立了歐洲電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、“電池歐洲”、歐洲能源研究聯(lián)盟以及發(fā)布“電池2030+”等聯(lián)合研究計(jì)劃，推動包括固態(tài)電池在內(nèi)的先進(jìn)電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但尚未建立完善的電池產(chǎn)業(yè)體系。目前，寶馬集團(tuán)、大眾集團(tuán)等大型汽車企業(yè)通過技術(shù)投資方式來推動歐洲固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 總體而言，全球主要國家和地區(qū)尚未形成完整的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈，固態(tài)電池的關(guān)鍵材料體系尚未完全明確，且依然存在固固界面接觸不良、成本較高等問題；在電池回收和關(guān)鍵材料循環(huán)利用環(huán)節(jié)仍存在較大缺口，尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。 |
2樓2024-07-27 16:28:35
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