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从LG和三星SDI看全固态电芯的结构形态

作者:刘杰Czz 来源:知化汽车 发布时间:2024-08-21 浏览:

中国储能网讯:在日前举办的SNE Battery Day-2024上,LG EngSol和三星SDI各自展示了自己在锂电池领域的技术和解决方案现状,以及未来的计划。

  在整体的材料与解决方案方向上,两家公司基于都在向国内的主流技术靠拢,不再拘泥于三元一个路线,而是针对不同的市场车型,开发不同材料体系的产品。

  如三星SDI的策略是,从A级车到E级车来区分不同的市场,从入门级一直到超高级车型,将采用磷酸铁锂、无钴NMX、中高镍NCA/NCM,还有全固态电池分别来满足。

  LG EngSol也是类似的思路,LG EngSol的磷酸铁锂(软包)已经量产,并与雷诺签订了5年的供货协议。

  除此外,三星SDI将开发超级快充和长寿命电芯,目标是9分钟超级快充,20年超长使用寿命。而LG EngSol计划系统层面将应用CTP技术。

  但在全固态电池的应用上,两家公司有比较大的差异,这个其实也正是我们国内企业即将面临的选择。三星SDI选择了方形铝壳作为它的应用结构,而LG EngSol仍然选择软包电芯作为全固态电芯的结构类型。

  这二者都选择了自己最擅长的领域,从三星的角度,当前全球绝大多数车企都在使用方形电芯作为技术方案,如果延续到全固态电池,这些企业更愿意采用自己熟悉的整包系统方案。而且,方形电芯在安全防护上有软包不可比拟的优势。

  对于LG EngSol来说,它采用的是硫化物电解质技术路线,总的方案是高容量负极材料+硫化物电解质(高离子导电率)+纳米涂层+干法电极。这里面就涉及到不同电解质路线的全固态电芯在系统应用层面上所对应的不同困难。

  LG EngSol所选的这个硫化物路线,与丰田、宁德时代等一致的,我们知道全固电池相对于液态电解质有一个致命的不足:锂离子的电导率太低。这种低不是说一倍、二倍这种级别,而是1个数量级、2个数量级的这种级别。我们可以从下面的这个对比看出,包括聚合物、卤化物、氧化物,只有硫化物的电导率是可以接近液态电解质的。

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△不同电解质锂离子迁移率对比

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△不同材料固态电解质的对比

  但硫化物电池在制造和应用中还有些问题需要克服,比如它在电芯成型过程中需要一个比较大的力(几百兆帕),而在系统应用中,电芯组也需要施加额外的力。同时,硫化物对水敏感,而且易产生有致毒性的硫化氢。

  因此,从LG EngSol来看,采用硫化物的软包电芯更容易对其进行施加压力,而方形电芯在这个加力需求上不如软包易实施。

  三星SDI也是硫化物的路线,它计划在2027年量产全固态电池,目前已经有一条中试线了,并从去年底到今年年初已向客户提供了样品。LG EngSol这边则比较保守,时间定在了2030年。

  当然,以哪种结构形态来应用,是一个比较复杂且系统性的工作,当前各技术路线仍处于百家争鸣的局面,我们的看法也是偏保守的,2030年还是一个偏乐观的节点。


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关键字:固态电池

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