전고체전지의 높은 가격이 상용화 과정에 영향을 미치고 대량생산이 어렵다.

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소개

전고체 배터리의 에너지 밀도가 대폭 향상되어, 유연성으로 인해 더 많은 배터리 형태가 가능하며, 전고체 배터리는 안전성 측면에서도 장점이 있습니다. 그러나 기술, 비용 등의 요인으로 인해 전고체전지의 양산은 여전히 매우 어렵다.

해외 매체 오토카에 따르면, 테라시 시게키 토요타 부사장 겸 최고기술책임자(CTO)는 도쿄 모터쇼 전날 “토요타가 2020년 도쿄 올림픽 기간 동안 전고체 배터리 기술을 탑재한 자동차를 출시할 것”이라고 밝혔다. . 새로운 에너지 차량.

이 모델은 토요타의 e-팔레트(e-Palette) 플랫폼을 기반으로 개발될 것으로 전해졌다. e-팔레트는 토요타가 미래 자율주행과 차량인터넷(Internet of Vehicles)을 위해 만든 컨셉 제품이다. e-Palette는 2020년 도쿄 올림픽 및 패럴림픽에서 선수 및 사후 지원 인력의 이동 버스 역할을 하게 됩니다.

과도한 비용은 상용화 과정에 영향을 미친다

탄산철리튬이나 삼원계 리튬 동력전지를 탑재한 기존 신에너지 제품에 비해 전고체전지의 에너지 밀도는 크게 향상됐고, 또한, 전고체 배터리는 더 많은 형태의 배터리를 만들 수 있다는 장점도 있습니다. 그러나 기술, 비용 등의 요인으로 인해 전고체전지의 양산은 여전히 매우 어렵다.

테라시마 시게키 씨도 도요타가 전고체 배터리를 적용한 신에너지 모델을 출시하는 것은 전고체 배터리 분야에서 기술 리더십을 입증하기 위한 것이라고 말했다. 그러나 현재 높은 생산 비용으로 인해 이 모델의 대규모 생산은 2025년으로 제한될 수 있습니다.

전고체전지 차량의 장점

1. 배터리는 더 얇고 작아지고, 차량 전력 저장 용량은 더 커진다

전통적 배터리 차량의 장점 리튬 배터리는 기술적으로 제한되어 있으며, 분리막과 전해질은 배터리 부피의 거의 40%, 질량의 25%를 차지합니다.

하지만 전고체전지에 고체전해질을 사용하면 양극과 음극 사이의 거리가 수~수십 마이크론으로 짧아져 두께가 크게 줄어들 수 있다. -고체 배터리는 동일한 공간에 탑재할 수 있으며, 기존 리튬 배터리보다 용량이 훨씬 많아 전력 저장 용량이 크고 항속 거리가 더 넓다는 장점이 있습니다.

크게 보면 얇은 두께와 작은 크기의 장점으로 전고체전지는 다양한 신형 소형 스마트 전자기기에 응용될 수도 있다(개발도 가능하다). 두께가 밀리미터 수준 이하에 도달한 후 유연하게 구부릴 수 있고 접을 수 있는 배터리 필름으로 만듭니다) 이 시점에서 전통적인 리튬 이온 배터리 기술은 달성하기 어렵습니다.

2. 더욱 안전하다

기존 리튬 배터리는 액체 전해질을 사용하는데, 액체 전해질은 가연성, 폭발성, 휘발성이 있기 때문에 외부 충격이나 기타 극한 조건에 노출되면 배터리가 단락되어 화재가 발생하면 충분한 안전 보호를 제공할 수 없습니다.

하지만 전고체 배터리는 전해질이 없는 고체 전해질을 사용하는데, 이는 불연성, 비부식성, 비휘발성이며, 기존 배터리에 비해 누수 문제가 없다는 점을 내재하고 있습니다. 이론적으로 안전성 측면에서는 전고체 배터리 차량이 기존 리튬 배터리 차량을 모두 능가할 수 있다.

3. 배터리 에너지 밀도는 더 높고, 자동차의 주행거리는 더 길어진다

현재 시중에 나와 있는 액체 리튬이온 배터리에 비해 전고체 배터리는 뿐만 아니라 안전성이 높을 뿐만 아니라 에너지 밀도도 높다는 것이 가장 큰 특징입니다.

고에너지밀도의 핵심은 반드시 리튬이 내장된 흑연 음극을 사용할 필요가 없고, 금속 리튬을 음극으로 직접 사용한다는 점이다. 뿐만 아니라 전체 배터리의 에너지 밀도도 크게 향상됩니다. 금속 리튬을 음극으로 사용할 수 있기 때문에 배터리 에너지 밀도는 300~400Wh/kg 이상에 도달할 것으로 예상됩니다. 자동차에 적용하면 내구성이 크게 향상됩니다. (현재 많은 실험이 진행 중입니다. 실험실에서는 에너지 밀도가 300~400Wh/kg인 전고체 배터리가 이미 시험되고 있습니다. -소규모 배치로 생산됩니다. 일반적으로 리튬 이온 배터리는 100-220Wh/kg입니다.

또한, 많은 새로운 고성능 전극 소재는 이전에는 기존 전해질 시스템과 호환성이 좋지 않았을 수 있지만, 전고체 전해질을 사용하면 이 문제가 어느 정도 완화될 수 있습니다. 전고체 배터리 차량은 위의 세 가지 주요 장점 외에도 긴 배터리 수명, 넓은 작동 온도 범위, 편리한 배터리 재활용, 빠른 충전, 높은 생산 효율성 등의 장점도 갖고 있습니다.

전고체전지, 신에너지차 핵심기술 연구과제로 등재될 수도 있다

최근 '신에너지차 산업발전계획(2021~2035)'이라는 제목의 문건(요청) '의견초안'(이하 '계획')이라는 제목의 산업기획 문건이 인터넷에 유출됐다. 많은 사람들은 이를 매우 만족스러워하며, 이를 통해 정부의 장기 계획 방향을 일찌감치 엿볼 수 있다고 믿고 있다. 신에너지 자동차 산업을 위한 온라인에 유포된 '계획'에는 동력전지와 연료전지의 산업 발전과 기술 혁신을 위한 구체적인 목표가 제시됐다. 이 가운데 온라인으로 보도된 '계획'에는 '전고체 전력전지 기술 연구개발 및 산업화 가속화'가 '신에너지차 핵심기술 연구과제'로 등재됐다. 이 소식이 사실이라면 전고체전지 개발 노력이 국가 전략 수준으로 격상될 수도 있다.

전고체전지 업체 현황 요약

간펑리튬산업

간펑리튬산업도 산화물 후막 노선을 선택했다. 발표에 따르면, 자사가 개발한 1세대 전고체 리튬 배터리는 다수의 제3자 안전 테스트와 다수의 고객 샘플 테스트를 통과했으며, 단일 용량은 10Ah, 에너지 밀도는 240Wh/kg 이상입니다. , 1,000회 사이클링 후 용량 유지율은 90보다 크고 배터리 셀의 충전 및 방전 용량은 5C 속도입니다. 2018년 12월 31일 현재 40Ah 전고체 리튬 배터리 제품이 완성되었으며 제품의 안전 지표 및 종합 성능이 내부 테스트를 통과하여 연구 개발 제품 수준에 도달했습니다.

올해 3월, 연산 1억 와트시 규모의 1세대 전고체 리튬전지 R&D 파일럿 생산라인 구축에 착수해 완공해 생산에 들어갈 예정이다. 2019년 하반기.

칭다오 신에너지

칭다오는 고체고분자 노선을 확고히 굳건히 다졌다. 지난해 11월, 칭타오는 단일 에너지 밀도가 400Wh/kg인 최초의 전고체 배터리 생산 라인을 구축하고 첫 번째 전고체 리튬 배터리 제품을 출시했습니다. 제품은 주로 특수 전원 공급 장치, 고용량 배터리에 사용됩니다. 디지털 및 기타 분야를 종료합니다.

100MWh 규모의 파일럿 라인을 구축했다. 또한 올해 7월에는 칭다오신에너지의 연간 10GWh 전고체 리튬전지 프로젝트 조인식이 이춘에서 거행됐다. 1단계 사업의 전고체 배터리 생산능력은 1GWh로 올해 말 생산에 들어갈 예정이다. 2단계 생산능력은 9GWh로 2020년 6월 말 착공된다. 그리고 2년 안에 생산에 들어갈 예정이다.

Beijing Weilan

Beijing Weilan은 산화물 고분자 고체 전해질 경로를 택합니다. 정격 용량 4~8Ah, 에너지 밀도 240Wh/kg의 전고체 배터리를 개발했다. Beijing Weilan은 금속 리튬 표면 처리, SEI 필름의 현장 형성 기술, 고체 전해질, 리튬 이온 고속 전도체 준비 기술, 고전압 배터리 통합 기술, 세라믹 멤브레인 최적화 기술 및 집전체 솔루션을 포함한 많은 기술을 습득한 것으로 이해됩니다. . 기술.

현재 파일럿 라인 건설 단계에 있으며, 프로젝트 1단계에 총 5억 위안을 투자해 2020년 3월 생산에 투입될 예정이다. 완공 후 예상된다. 연간 100MWh급 전고체전지 생산 규모를 형성한다.

CATL

CATL은 주로 황화물 경로를 따랐습니다. 현재 용량 325mAh, 에너지 밀도 300Wh/kg, 사이클 300사이클 이상, 용량 유지율 82의 폴리머 리튬금속 전고체 배터리를 개발했다.

BYD

BYD는 전고체 배터리의 기술 개발 경로에 제한이 없습니다. 고체 폴리머와 산화물이 모두 목표입니다. 정보에 따르면 전고체 리튬이온 배터리 양극 복합재료와 전고체 리튬이온 배터리에 대한 발명특허를 출원한 것으로 나타났다.

현재 전고체전지는 소규모 시험 단계에 있다. 외신 보도에 따르면 BYD의 신흥 전고체 배터리는 2021년부터 일본에 납품될 예정이다.

Jiawei

Jiawei의 힘은 젤 폴리머입니다. 2018년 7월, 36Ah 전고체 삼원계 소프트팩 배터리가 국가 검사를 통과했습니다. 에너지 밀도는 230Wh/kg에 달하고, 사이클 수는 4,000회에 달하며, 가격은 약 1.5위안/wh이다.

이제 전고체 배터리 테스트 단계가 완료되었습니다. 1단계는 100MWh(또는 파일럿 라인 용량) 생산능력으로 생산에 들어갔고, 2단계는 2GWh 생산능력으로 건설 중이다.

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