除了充電寶,鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于各行業(yè),其常見的正極材料有鈷酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等;負(fù)極材料主要是碳、或是硅碳負(fù)極,以提升電池能量密度。消費(fèi)者傾向于購買能量密度大、充電速度快的充電寶,這些青睞也決定了廠家的電芯需求方向—鈷酸鋰正極、硅負(fù)極與高體積密度。
鈷酸鋰在功率和能量密度方面具有優(yōu)勢(shì),但材料價(jià)格較高;三元材料可以兼顧高能量密度與經(jīng)濟(jì)性,但安全性遜色。除了充電寶,電動(dòng)汽車也會(huì)選擇三元體系;儲(chǔ)能電站等通常選擇磷酸鐵鋰材料,其安全性良好、成本較低,但能量密度方面有所欠缺。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2024年我國動(dòng)力電池裝車情況,三元占比25.3%,磷酸鐵鋰占比74.6%。
磁吸類充電寶依賴軟包聚合物電芯實(shí)現(xiàn)輕薄化,電芯材料一般為三元+硅負(fù)極;快充類充電寶采用高壓軟包或圓柱電芯,電芯材料多采用鈷酸鋰;小體積多功能類充電寶(三合一/膠囊)普遍采用高倍率的三元小圓柱型電芯。
充電寶采用的電芯為傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池,包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液等四大主材。這種構(gòu)造被戲稱為像“用紙隔開的小燃料庫”,易燃的有機(jī)電解液一旦接觸空氣中的氧分子,或隔膜被鋰枝晶刺穿,瞬間短路便引發(fā)災(zāi)難。電池過充過放或遭受外力擠壓引起隔膜破損產(chǎn)生內(nèi)部短路,及高溫暴曬下使用造成電解液分解產(chǎn)氣,這些容易引發(fā)電芯熱失控的因素也是充電寶起火爆炸的根本原因。
破局路徑:固態(tài)電池的安全基因重組
鋰電池市場(chǎng)困于安全和使用效能的困局由來已久,新能源電動(dòng)汽車應(yīng)安全需求已開始搭載半固態(tài)電池,自去年開始,手機(jī)廠商也開始半固態(tài)電池技術(shù),想要在性能與防護(hù)上實(shí)現(xiàn)突破。面對(duì)兩輪騎行、電動(dòng)汽車等存量市場(chǎng),消費(fèi)者對(duì)固態(tài)電池的期盼已久。
固態(tài)電池帶來技術(shù)革命的最大優(yōu)勢(shì)在于安全結(jié)構(gòu)的重塑—用固態(tài)電解質(zhì)替代易燃電解液。在需求導(dǎo)向促使技術(shù)升級(jí)的競(jìng)速中,中國創(chuàng)新力量已占據(jù)前沿位置。
固態(tài)電池代表企業(yè)太藍(lán)新能源開發(fā)出高導(dǎo)離子的固態(tài)電解質(zhì)材料,配合專利ISFD(原位亞微米工業(yè)制膜)技術(shù),從材料層面杜絕液態(tài)電解質(zhì)帶來的熱失控隱患,同時(shí)通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)電芯能量密度提升及成本降低,真正突破了傳統(tǒng)鋰電池“性能-成本-安全”的三角困局。
2024年底,太藍(lán)提出“4-3-2-1”減材制造路線,推出無隔膜固態(tài)電池技術(shù),作為一項(xiàng)具有高度兼容性的平臺(tái)技術(shù),同時(shí)適用于半固態(tài)電池和全固態(tài)電池。
該技術(shù)將固態(tài)電解質(zhì)直接復(fù)合在正負(fù)極極片上,相當(dāng)于拆除了傳統(tǒng)隔膜材料這道“危墻”,讓鋰電池從“紙隔燃料”進(jìn)化到“壓縮餅干”的結(jié)構(gòu)演變。
實(shí)測(cè)顯示,傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池?zé)嵯錅y(cè)試溫度約140℃,而太藍(lán)半固態(tài)電池可達(dá)200℃,耐高溫性能提升超40%;耐過充能力從國家標(biāo)準(zhǔn)的1.15倍額定電壓躍升至3倍以上,耐擠壓變形量從15%提升至60%,不起火不爆炸。太藍(lán)半固態(tài)產(chǎn)品的測(cè)試指標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)液態(tài)鋰電池的代際超越。
更值得關(guān)注的是,太藍(lán)的工藝突破已將產(chǎn)品變成量產(chǎn)現(xiàn)實(shí),除了與長安汽車、南都電源等企業(yè)開展合作,太藍(lán)也在積極推動(dòng)固態(tài)電池產(chǎn)品在無人機(jī)、機(jī)器人、3C電子等市場(chǎng)的應(yīng)用落地,無論是出行、還是手持使用,這意味著更安全的能源方案正加速走入普通消費(fèi)者的身邊。
作為隨身攜帶的電量補(bǔ)給,消費(fèi)者選購充電寶提示:1、注意國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 35590)及CE/FCC認(rèn)證;2、拒絕容量虛標(biāo)(如10000mAh,重量<200g則為不實(shí));3、金屬外殼散熱較好。如遇突然事故,充電寶出現(xiàn)小火苗,可以用干燥沙土、滅火毯覆蓋,切忌用水澆!鋰遇水反應(yīng)會(huì)更劇烈。
太藍(lán)新能源長期以來的理念——本質(zhì)安全是固態(tài)電池的第一使命。行業(yè)從電解液到固態(tài)電解質(zhì),從隔膜改良到直接消除隔膜,鋰電池也逐漸在發(fā)展中被重構(gòu)?;蛟S不久后,固態(tài)電池除了應(yīng)用于新能源汽車、無人機(jī)等場(chǎng)景,也可以應(yīng)用于隨處可見的充電寶,讓安全性與高性能握手言和,“能量焦慮”才能真正讓位于使用自由。
真正的創(chuàng)新,除了推動(dòng)安全與性能的雙重登頂,更重要的是讓技術(shù)普惠社會(huì),走進(jìn)你我身邊。
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