固态电池新突破,清华团队解决两大难题,安全与续航兼具,商业化何时到来?
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固态电池又迎来新突破。 9月25日,清华大学化学工程系😎发文称,张强团队合作在固态电池聚合物电解质研究领域取得进展。🔥其成功开发出一种新型含氟聚醚电解质,为开发实用化的高安全性、😘高能量密度固态锂电池提供了新思路与技术支撑。相关成果9月24🤗日在线发表于《自然》。 目前,全固态电池主要有硫化物、😉氧化物、聚合物和卤化物四种路线。当下主流为硫化物,而此次张强👍团队领衔研发的是聚合物电解质。 四种技术路线,哪种将率😎先实现商业化? 起点研究创始人、研究院院长李振强对《每😅日经济新闻》记者表示:“全固态电池当下还没有真正量产,厂家均❤️以小试、中试为主。现在判断技术路线是比较困难的,也是不科学的😴。” 对于全固态电池量产存在的问题,真锂研究院院长墨柯👍认为:“技术开发上还有很多问题没有解决,更不必说量产。” 😡 清华团队解决商业化两大难题 随着eVTOL(电动垂🤯直起降飞行器)和人形机器人的发展,能量瓶颈愈发突出。业界亟需⭐一种高能量密度、高安全需求的新型电池,这就是全固态电池。但全😘固态电池在技术开发及量产上仍存在诸多问题。其中,离子电导率和😢固固界面问题最为突出。 高工产研方面告诉记者:“固态电⭐池核心问题是在保证一定离子电导率条件下材料接触的固固界面问题😜。” 而清华团队此次开发出来的新型电解质,既能解决离子😢电导率问题,也能解决固固界面问题。 当下,国内外主流厂😅商纷纷选在硫化物路线研发全固态电池,正是看中其离子电导率与液😍态电解质相差无几。不过,硫化物也存在不少问题,最突出的当属固🤔固界面问题。 墨柯向记者解释了固固界面问题,其表示:“🤩正负极的极片是固态,两者间夹的固态电解质也是固态。极片与电解⭐质之间需严丝合缝,这样锂离子移动的通道就不会有障碍。假如固固😀界面之间存在缝隙,锂离子是无法在空气中传播的。只要存在缝隙,⭐离子穿过的数量就将大受影响,锂电池的工作也会受到影响。” 😉 “刚生产出来的固态电池可以严丝合缝,但电池内部存在温度变🤯化,而电池材料难以同步收缩膨胀。经历多个循环后,固固界面肯定🎉有缝隙。因此,解决固固界面非常困难。”墨柯说道。 此次🤔清华团队使用原位聚合技术解决了固固界面问题。对此,墨柯称:“🤔当固固界面出现缝隙,聚合物可以自生长,去填充固固界面存在的缝😢隙。” 值得一提的是,聚合物电解质虽然能够解决固固界面😘问题,但其离子电导率较低,这也将影响充放电速度以及锂电池各项🔥性能。 清华团队的做法是,基于锂键化学原理,团队构建了🌟独特的“–F???Li????O–”配位结构,诱导形成具有高🤩离子电导率的富阴离子溶剂化结构,进而在电极表面衍生出富含氟化😊物的稳定界面层,显著提升了界面稳定性。 展开全文 😆 硫化物存在巨大挑战 目前,主流厂商选择的是硫化物全固👏态路线。TrendForce集邦咨询分析师曾佑鹏告诉记者:“😅主流技术路线包括聚合物、氧化物、硫化物。硫化物技术路线最为热😊门,据TrendForce集邦咨询统计,全球已公布的固态电池😊研发技术路线中,约有37%选择此路线,尤其是日韩企业。” 😆 对于硫化物存在的固固界面问题,也有厂商采取类似清华团队的👏做法,即使用原位聚合技术。 简单来说,就是制备一个硫化😘物与聚合物混合电解质的固态电池。其中,硫化物离子电导率较高,🤗而聚合物可以填充固固界面的缝隙。如此一来,固固界面和离子电导🙄率的问题都将得到解决。 不过,硫化物不仅存在技术上的挑💯战,还存在生产和价格上的挑战。 李振强表示:“硫化物最🚀大的问题,是遇水反应生成硫化氢,而硫化氢是剧毒的。” 😎墨柯也进一步表示:“当下极片生产过程中,无法做到完全没有水分👍。正极、负极的粉末,与粘结剂混合在一起搅拌,然后再涂覆到铝箔👏、铜箔上,再烘干。此外,空气中也是有水分。” 价格上,👏根据高工锂电资料,作为硫化物固态电解质的关键前驱体,硫化锂占💯据电解质材料成本的77%至80%,当前市场价格高达300万元👏/吨至400万元/吨。 相比之下,电解液价格不足2万元😉/吨。可以看出,硫化物固态电解质价格高昂。 此外,李振🤯强也表示:“全固态四种路线中,聚合物电解质是最成熟的。聚合物🎉已经搞了很多年,而且在手机电池里也使用了很多年。而硫化物电解😁质是全新的产品,其供应链还不成熟。(硫化物)固态电解质,能够😀每个月吨级出货的都很少。” 不过,对于清华团队所使用的😅含氟聚醚电解质供应链是否成熟,其表示还需要进一步研究。 😡 聚合物新突破的意义 固态电池之所以备受追捧,一是安全😉,二是续航。安全主要是固态电解质提供,而续航取决于能量密度。😜后者与正极、负极材料选择密切相关,特别是正极材料。 负😘极材料方面,为了追求能量密度,正在从石墨负极走向硅碳负极,远😂期将实现锂金属负极。而正极材料的选择则相对保守,很多厂商选择🙌高镍三元。 事实上,富锂锰基作为正极,其能够实现的能量❤️密度将大幅超越高镍三元。据了解,以富锂锰基层状氧化物作为正极🌟材料的固态电池体系,展现出实现能量密度突破600瓦时每千克的😁潜力。 当前主流的硫化物电解质,适配富锂锰基较为困难。🥳高工产研称:“目前还没有解决硫化物固态电解质适配富锂锰基正极😎材料。若解决,可以大幅度提升锂电池能量密度,降低锂电池成本,😜降低锂电池的资源压力。阻碍点在于,高电压平台的富锂锰基正极材😡料与硫化物存在高电压适配问题,低电压平台的富锂锰基存在电压降😎现象(导致锂电池循环寿命低),综合性能不及三元材料,适配意义⭐低。” 高工产研认为:“电解质在兼容高电压正极和强还原🤩性负极方面,目前仍不成熟,当前实验室仍以高镍三元+硅基负极材🚀料为主。” 而清华方面称,研究团队在聚醚电解质中引入强🤔吸电子含氟基团,显著提升了其耐高压性能,使其可匹配4.7V(😎伏)高电压富锂锰基正极,实现了单一电解质对高电压正极与金属锂😀负极的同步兼容。 也就是说,该电解质能够匹配能量密度非😊常高的正极材料富锂锰基和负极材料锂金属。 “现在固态电🥳池不使用富锂锰基,是由于多方面原因,比如循环稳定性相对较差,🌟没有适配高电压的电解质也是重要原因之一。”鑫椤资讯资深研究员😘龙志强表示。 商业化何时到来? 对于全固态电池的🥳商业化是否已经到来,墨柯的回答是:“还早得很。硫化物技术还有🥳很多需要解决的问题。如果用氧化物、聚合物电解质材料去做是可以😊的。但离子电导率太低,基本上实用价值很弱,正常的充放电速度达🚀不到。” 关于商业化,李振强认为,由于电解质价格高昂,👍全固态电池将率先使用在低空飞行器、人形机器人等对能量密度、充😘放电倍率要求高的场景。 此外,其表示半固态电池的商业化😎已经开始。这主要受罗马仕充电宝事件的影响,行业从追求低价转向🚀追求安全。使用半固态电池成本没有增加多少,但安全性要强上不少🤯。 可以看出,安全和能量密度两大诉求正在催动固态、半固😁态电池的商业化。而2027年,正是全固态一个非常关键的时间点😢。 李振强告诉记者:“磷酸铁锂和三元是经过长时间验证,🎉其技术路线之争还发生逆转。全固态电池技术路线还没有经过验证。😅明年将有一些样车出来,而产品出来才会根据终端客户的需求进行改💯进。这是一个不断改进的系统工程,而不是材料厂商、电池厂商、设🎉备厂商自己宣称(全固态电池)量产。” 此次清华团队的新😴突破,对于商业化的推进有何意义呢? 高工产研认为:“若😎解决了常温下聚合物电解质离子电导率低的问题,聚合物电解质大概⭐率可以替代硫化物固态电解质和氧化物固态电解质。主要系聚合物具😊备以下优点。一是固固界面接触远远好于硫化物和氧化物;二是电池😂制备工艺简单(与液态锂电池设备兼容性高),电池生产良率高,成😅本低;三是聚合物电解质成本低廉。” 也就是说,硫化物目🤔前存在的固固界面、生产成本、材料成本等问题,对于聚合物而言难🤔度较低。一旦聚合物解决离子电导率低的问题,或将成为全固态电池😴新的方向。 正如液态电池中磷酸铁锂与三元材料的长期交锋😀,全固态电池各类技术路线的角逐,才刚刚开始。 每日经济😘新闻 【免责声明】本文仅代表作者本人观点,与和讯网无关😂。和讯网站对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确🥳性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,💯并请自行承担全部责任。邮箱:news_center@staf🤯f.hexun.com返回搜狐,查看更多
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贝森特直指美联储存在“使命蔓延”与“机构臃肿”的问题,将其比作“逃出实验室的致命病毒”,要求展开无党派审查并剥离其银行监管权。 美国财政部长贝森特上周五呼吁对美联储进行全面改革,称这家央行正受“使命蔓延”(mission creep)与“机构臃肿”(institutional bloat)问题困扰。 在《华尔街日报》(The Wall Street Journal)发表的一篇措辞尖锐的评论文章中,贝森特将美联储比作“逃出实验室的致命病毒”,认为必须将其“重新关进牢笼”。 这篇文章发布之际,特朗普政府正试图通过“宣称总统有权解雇美联储理事”来掌控美联储理事会。此前,特朗普曾持续数月施压美联储主席鲍威尔要求降息,随后又以“涉嫌抵押贷款欺诈”为由解雇美联储理事库克。目前,库克已提起诉讼,阻止特朗普的解雇。 若库克被迫离职,且特朗普的经济顾问斯蒂芬·米兰(Stephen Miran)获得参议院批准,那么特朗普提名的人选将在美联储理事会7个席位中占据4席多数——这意味着他们可推动利率政策与银行监管领域的全面变革,也将让“美联储是否独立于白宫”的问题陷入争议。 分析师表示,贝森特的文章旨在为“掌控美联储”提供合理性依据。 一本关于美联储独立性的书的合著者马克·斯宾德尔(Mark Spindel)表示,“这一切都是为了掌控政府中最具权力的机构。” 美国国会在设立美联储时,特意设计了限制白宫影响力的机制:美联储理事任期为14年,且任期交错,需经参议院批准;仅在有“正当理由”(for cause)的情况下,才能解雇美联储官员。 贝森特在文章中称,美联储已失去美国民众的信任,“必须重新树立作为独立机构的公信力,专注于实现通胀稳定、失业率低、利率温和的核心目标”。 他呼吁对美联储展开“独立、无党派的全面审查”,并提议剥离美联储对美国银行业的监管权。 2008年金融危机后,国会曾短暂考虑过一项由民主党提出的“剥离美联储银行监管权”提案,但最终反而大幅扩大了美联储的监管权限。 2008年金融危机中,美国银行业“大而不倒”的问题暴露,国会因此赋予美联储更严格的监管权力,包括对大型银行实施压力测试、设定资本金要求等。 “在所有银行监管机构中,美联储权力最大、权限最广,”研究公司资本阿尔法伙伴(Capital Alpha Partners)董事总经理伊恩·卡茨(Ian Katz)表示。 根据贝森特的改革计划,美联储应仅专注于“宏观经济监测、最后贷款人流动性支持与货币政策制定”三大领域。 贝森特提议的改革需通过立法实现,但卡茨认为,国会“极不可能”据此采取行动。 在利率政策方面,贝森特表示,美联储在经济衰退时“通过资产负债表政策降息”的做法,“仅应在真正的紧急情况下使用”。 展开全文 他指出,资产负债表政策已直接影响“经济中哪些部门能获得资金”,“干预了本应属于市场与民选官员的领域”。 贝森特称:“权力扩张催生了华盛顿的一种风气——在财政决策失误后,政府依赖美联储来‘兜底’。” 以下为《华尔街日报》刊登的贝森特所著文章的精简版。 正如我们在新冠疫情期间所见,实验室培育的实验产物一旦逃出牢笼,便可能造成巨大破坏,且难以收回。2008年金融危机后,美联储推出的“非常规”货币政策工具,也以类似方式改变了其政策体系,带来了难以预测的后果。 美联储的新运作模式,本质上是一场“功能增益”(gain-of-function)货币政策实验。非常规政策的过度使用、使命蔓延与机构臃肿,正威胁着央行的独立性。美联储必须改变方向:其标准政策工具已变得过于复杂,难以管理,且理论基础存在不确定性。而目标明确、简单可衡量的工具,才是长期实现更好政策效果、维护央行独立性的最清晰路径。 人们或许会认为,2008年后推出的新工具与金融市场集中化,能让美联储更精准地判断经济走向;至少,这些新增职能应能让美联储更有效地引导经济。但事实并非如此:2009年,美联储预测2011年美国实际国内生产总值(GDP)增速将达到4%,但实际增速仅为1.6%。那段时期,美联储两年期GDP预测累计高估规模超过1万亿美元。反复的预测失误表明,美联储对自身能力与扩张性财政政策的刺激效果过于自信。当特朗普政府转向减税与放松监管政策时,美联储的预测又过于悲观——这暴露了其对有缺陷模型的依赖,以及对供给侧效应的忽视。 2008年金融危机期间及之后的多次干预,实际上为资产持有者提供了“隐性兜底”。这种有害循环导致国家财富向“已拥有资产的群体”集中:企业领域中,大公司通过锁定低息债务蓬勃发展,而依赖浮动利率贷款的小公司则在利率上升时陷入困境;房主因固定利率抵押贷款,房产价值大幅上涨且基本不受利率影响;与此同时,被排除在资产市场之外、受通胀冲击最严重的年轻家庭与低收入家庭,却错失了资产增值的机会。 美联储未能实现通胀目标,导致阶层与代际差距扩大。其试图通过“财富效应”刺激增长的做法,最终适得其反。金融分析师凯伦·佩特鲁(Karen Petrou)在2021年出版的《不平等的引擎》(Engine of Inequality)一书中写道:“极端的不平等清晰表明,财富效应对富人极为有效,却给其他人带来了更严重的经济困境。” 美联储影响力的扩大,对其独立性产生了深远影响。通过将职权延伸至传统上属于财政部门的领域,美联储模糊了货币政策与财政政策的界限。央行的资产负债表政策直接决定“哪些部门能获得资金”,干预了本应属于市场与民选官员的领域。而与财政部债务管理的纠缠,让人怀疑货币政策正被用于“满足财政需求”。 美联储的权力扩张催生了华盛顿的一种风气:在财政决策失误后,政府依赖美联储来“兜底”。当总统与国会的政策失灵时,他们期待的是美联储干预,而非承担责任。这种“别无选择”的局面,滋生了不负责任的扭曲激励。 监管越界进一步加剧了问题。《多德-弗兰克法案》(Dodd-Frank Act)大幅扩大了美联储的监管范围,使其成为美国金融业的主导监管者。15年后的今天,结果令人失望:2023年硅谷银行倒闭事件,暴露了“货币政策与银行监管职能合并”的风险。如今,美联储既监管银行、向银行放贷,又决定银行的盈利逻辑——这种不可避免的利益冲突模糊了责任边界,也危及了自身独立性。 更合理的框架应重建专业化分工:赋予联邦存款保险公司(FDIC)与货币监理署(OCC)主导银行监管的权力,而让美联储专注于宏观经济监测、最后贷款人流动性支持与货币政策制定。 美联储独立性的核心是公信力与政治合法性——这两者都因其“超越使命范围”而受损。过度干预导致了严重的分配失衡,削弱了公信力,也威胁了独立性。展望未来,美联储必须减少其对经济造成的扭曲:量化宽松(QE)等非常规政策仅应在真正的紧急情况下,与联邦政府其他部门协调使用。此外,还需对美联储整个机构展开“坦诚、独立、无党派的全面审查”,涵盖货币政策、监管、沟通、人员配置与研究等所有领域。 美国当前面临短期与中期经济挑战,同时还要应对“央行将自身独立性置于危险境地”的长期后果。美联储的独立性源于公众信任,因此必须重新致力于维护美国民众的信心。为保障自身未来与美国经济稳定,美联储必须重新树立“独立机构”的公信力,专注于法定使命:实现充分就业、稳定物价与温和的长期利率。返回搜狐,查看更多
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