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固態(tài)電池量產(chǎn)前夜
日期:2023-04-24   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_miaowanying 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
3月1日上午,小米手機(jī)發(fā)布了一條動(dòng)態(tài),宣布小米預(yù)研固態(tài)電池技術(shù),目前在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)取得階段性成果,未來可帶來固態(tài)電池技術(shù)的三大提升,即能量密度突破 1000Wh/L、低溫下放電性能提升20%、針刺實(shí)驗(yàn)通過率大幅提升。

據(jù)了解,小米的固態(tài)電池預(yù)研團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行更深入的研究和開發(fā)工作,以將這種技術(shù)應(yīng)用到未來的產(chǎn)品中。

這條新聞對(duì)業(yè)界而言意味著什么?什么是固態(tài)電池?

產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速

固態(tài)電池是相對(duì)于傳統(tǒng)液態(tài)電池而言的,它具有更高的能量密度、更高的安全性和更長的使用壽命等優(yōu)勢(shì)。這一技術(shù)的應(yīng)用可以為手機(jī)、電動(dòng)汽車、無人機(jī)等產(chǎn)品帶來更好的性能。

固態(tài)電池與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是,它是一種使用固態(tài)電極和固態(tài)電解質(zhì)的電池,固態(tài)電解質(zhì)的密度和結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端,傳導(dǎo)更大的電流,進(jìn)而提升電池容量。

與目前的鋰電池相比,固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯:首先是它的充電速度可提高幾倍以上,而且不受溫度限制;其次是能量密度翻倍,續(xù)航里程達(dá)到1000km以上;更重要的是,由于固態(tài)電解質(zhì)具有不可燃性、無腐蝕性、無揮發(fā)的特性,化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定,穿刺后也不用擔(dān)心安全問題。

除了可以應(yīng)用到手機(jī),這種電池在汽車行業(yè)也備受矚目。大眾、豐田等傳統(tǒng)車企和蔚來、合創(chuàng)等新勢(shì)力品牌都對(duì)固態(tài)電池做出了研究開發(fā)規(guī)劃,不過截至目前,固態(tài)電池在全球范圍都沒有落實(shí)到量產(chǎn)階段。國內(nèi)更多企業(yè)是采用半固態(tài)電池作為過渡方案。

半固態(tài)電池實(shí)際上與當(dāng)前的液態(tài)鋰離子電池關(guān)系更近,它仍需要電解液和隔膜,產(chǎn)品形態(tài)上并沒有本質(zhì)上的創(chuàng)新,屬于改良型的方案。

清陶能源聯(lián)合創(chuàng)始人李崢認(rèn)為:“從產(chǎn)線和工藝的角度來說,這種半固態(tài)跟傳統(tǒng)鋰離子電池相比,有30%的創(chuàng)新。但它實(shí)際上并沒有解決固態(tài)和固態(tài)之間相接觸的界面不夠完美的問題。”

中研普華研究院《2021—2026年中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展分析及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告》顯示:“在1000km續(xù)航里程的競賽中,蔚來、廣汽埃安、高合等車企也在積極與固態(tài)電池生產(chǎn)商合作,共同推進(jìn)半固態(tài)電池的上車進(jìn)程。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,作為過渡技術(shù)的半固態(tài)電池商用化即將來臨。半固態(tài)電池依賴于液態(tài)電解質(zhì)來進(jìn)行鋰離子交換,但半固態(tài)電解質(zhì)中的電解液含量已經(jīng)大幅減少。”

在近期的廣州車展上,包括東風(fēng)汽車、長安深藍(lán)等多家車企都宣布了加速布局固態(tài)電池。其中東風(fēng)汽車表示正在研發(fā)第二代固態(tài)電池,預(yù)計(jì)2023年上半年量產(chǎn)搭載,整車?yán)m(xù)航可達(dá)1000km以上。

車企對(duì)固態(tài)電池和半固態(tài)電池裝車躍躍欲試,刺激上游動(dòng)力電池廠商研發(fā)不斷提速。

國軒高科透露,公司的高安全半固態(tài)電池單體能量密度達(dá)360Wh/kg,配套車型的電池包電量達(dá)160kWh,續(xù)航里程超過1000km。

此外,還有多家上市公司近日在投資者互動(dòng)平臺(tái)披露半固態(tài)電池最新進(jìn)展。傳藝科技表示,公司的半固態(tài)、固態(tài)電池尚處于研發(fā)階段。恩捷股份表示,公司已與北京衛(wèi)藍(lán)新能源、溧陽天目先導(dǎo)成立合資公司江蘇三合,共同合作研發(fā)并生產(chǎn)固態(tài)電解質(zhì)涂層隔膜,布局半固態(tài)電池領(lǐng)域,目前項(xiàng)目正在順利推進(jìn)中。

資本市場更是對(duì)固態(tài)電池表示看好,贛鋒鋰業(yè)、天齊鋰業(yè)等多家上市公司股價(jià)應(yīng)聲上漲。

在融資方面,資本競相入局,搶灘固態(tài)電池領(lǐng)域。2022年以來,多家固態(tài)電池企業(yè)在一級(jí)市場獲得投資,包括恩力動(dòng)力、衛(wèi)藍(lán)新能源、太藍(lán)新能源、高能時(shí)代等。投資方除了創(chuàng)投機(jī)構(gòu)、政府投資機(jī)構(gòu),也不乏車企、電池企業(yè)等產(chǎn)業(yè)投資者。定位于全固態(tài)電池技術(shù)的高能時(shí)代于今年3月宣布完成超5000萬人民幣天使輪融資,投資方包括電池企業(yè)。

作為動(dòng)力電池的終極目標(biāo),半固態(tài)與固態(tài)電池企業(yè)持續(xù)獲得資本賦能與資源傾斜,疊加車企、電池企業(yè)入局,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)。

據(jù)了解,在頭部動(dòng)力電池企業(yè)中,寧德時(shí)代、中創(chuàng)新航、孚能科技等都已公開表明在固態(tài)電池技術(shù)方面有所布局。

北京特億陽光新能源科技有限公司總裁祁海珅表示,目前固態(tài)電池處于產(chǎn)業(yè)化前期,不同技術(shù)路線有不同的企業(yè)在跟進(jìn),核心問題是材料性能的改善。

江西新能源科技職業(yè)學(xué)院新能源汽車技術(shù)研究院院長張翔認(rèn)為,目前多家企業(yè)半固態(tài)電池剛走出實(shí)驗(yàn)室階段,有的企業(yè)步入中試階段,量產(chǎn)還需經(jīng)歷緩慢的爬坡過程。另外,企業(yè)的產(chǎn)品良率以及供應(yīng)鏈建設(shè)將面臨考驗(yàn)。

在國內(nèi),半固態(tài)電池的積極參與者還有蔚來汽車、孚能科技等。

蔚來聯(lián)合創(chuàng)始人秦力洪近日表示,搭載150kWh半固態(tài)電池的車型將于今年上半年推出,車型很可能是蔚來ET7,電池來自衛(wèi)藍(lán)新能源。

孚能科技近日表示,目前公司已有半固態(tài)電池產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)裝車。此前消息顯示,孚能科技的半固態(tài)電池中試樣品能量密度達(dá)到330Wh/kg,并且已布局400Wh/kg產(chǎn)品。

國際與未來

全球范圍內(nèi),各車企和電池企業(yè)都在積極布局固態(tài)電池技術(shù)。固態(tài)電池的技術(shù)發(fā)展采用逐步顛覆策略,從發(fā)展路線來看,液態(tài)電解質(zhì)含量逐步下降,從傳統(tǒng)液態(tài)電池到最終全固態(tài)電池的發(fā)展可以分為五大階段:(1)傳統(tǒng)液態(tài)電池;(2)凝膠態(tài)電池;(3)半固態(tài)電池;(4)準(zhǔn)固態(tài)電池;(5)全固態(tài)電池。

反觀國外,車企和相關(guān)電池企業(yè)似乎跳過了半固態(tài)階段,集中火力進(jìn)攻全固態(tài)堡壘。

不久前,德國寶馬集團(tuán)宣布,寶馬將打造全固態(tài)電池中試生產(chǎn)線,2025年推出首輛原型車。

近日,日本汽車制造商日產(chǎn)(Nissan)宣布,正在全力推出一款裝載全固態(tài)電池的電動(dòng)車。日產(chǎn)負(fù)責(zé)歐洲研發(fā)的高級(jí)副總裁大衛(wèi)·莫斯(David Moss)稱,日產(chǎn)研發(fā)的全固態(tài)電池和現(xiàn)在的液體電解液鋰離子電池相比,成本會(huì)降低50%,能量密度提高1倍,并且可提供比現(xiàn)在電池快3倍的充電速度。

據(jù)悉,日產(chǎn)正在和英國牛津大學(xué)合作開發(fā)這項(xiàng)技術(shù),已經(jīng)從紐扣電池開發(fā)到10cm的方形電池。日產(chǎn)計(jì)劃在2025年建立并運(yùn)行全固態(tài)電池試點(diǎn)生產(chǎn)廠,到2026年完成初始技術(shù)的工程設(shè)計(jì),然后在2028年首次應(yīng)用在汽車上,逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

豐田、松下、京都大學(xué)、日本理化學(xué)研究院等38家汽車、電池、材料企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合,計(jì)劃到 2030 年前后將固態(tài)電池組每千瓦時(shí)的成本降至鋰電池的 30%。

除此之外,韓國三星 SDI 和 SK電池企業(yè)也在聯(lián)合研發(fā)固態(tài)電池。

總之,全固態(tài)電池尚存在諸多技術(shù)難題有待解決,短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化及商業(yè)化仍面臨較大的挑戰(zhàn)。目前行業(yè)尚處于半固態(tài)向全固態(tài)發(fā)展的階段,半固態(tài)電池基本滿足當(dāng)前商業(yè)化應(yīng)用需求,有望率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),根據(jù)技術(shù)發(fā)展和市場需求逐步調(diào)整向全固態(tài)迭代。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)全固態(tài)鋰電池將在2020—2025年期間實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn),大規(guī)模商業(yè)化則需等到2030年左右。

固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池的核心,電解質(zhì)材料對(duì)電池的各項(xiàng)性能參數(shù)有著決定性影響,如功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性能、高低溫性能以及使用壽命。目前比較成熟的固態(tài)電解質(zhì)分為三類:聚合物、氧化物、硫化物。從技術(shù)路線上看,三種技術(shù)路線皆有企業(yè)布局,其中歐美企業(yè)偏好聚合物與氧化物體系,而日韓企業(yè)則更多致力于研發(fā)硫化物體系。

固態(tài)電池正在確認(rèn)自己的輝煌未來。

原標(biāo)題:固態(tài)電池量產(chǎn)前夜
 
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來源:固態(tài)電池
 
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