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全固态电池还有一个大问题待确定

时间:2024-06-12 11:29来源:车百智库 作者:岳鹏鹏
点击: 次
全固态电池领域又有消息。
 
5月31日，在新体系电池技术主题峰会上，多位企业专家公布了在全固态电池领域研发的最新进展。专家表示，全固态电池目前还存在性能有限、产线兼容性低等难题。在全产业的努力下，预计2027年全固态电池将实现小批量示范装车。
 
而几天前，据多家权威媒体报道，工信部和财政部拟牵头60亿元的全固态电池发展计划 ，提供政府基础研发支持资金，以实现下一代动力电池核心材料及制造的重大突破。
 
全固态电池，由于潜在的高能量密度、安全性和低成本等多维优势，被国际普遍认为是下一代新能源动力电池的发展大势，目前各国均加大投入攻关该颠覆性技术。
 
但是，在这个赛道大热的背后，还有一些争议和问题需要厘清。
 
1
群雄逐鹿
 
固态电池可分为半固态、准固态、全固态三种类型，区别在于所包含的液体电解质质量。其中，半固态电池的液体电解质质量百分比小于10%，准固态电池液体电解质质量百分比小于5%，而全固态不含有任何液体电解质，其电解质材料为固态。
 
目前在全球范围内，全固态电池主要处于研发和试制阶段。上述研发人员表示，从液态电池到固态电池，首先会面临电解质材料的变更，进而带来工艺上的转变。
 
目前固态电池有三大主流技术路线，包括聚合物固态电池、氧化物固态电池和硫化物固态电池。
 
材料技术、制备技术不够成熟、生产成本过高，成为制约全固态电池产业化的主要因素。行业普遍认为，全固态电池距离大规模产业化至少还需5年时间。正因如此，半固态电池成为公认的更利于产业化的技术路线。
 
目前日韩和欧美等海外企业更倾向于硫化物技术路线，致力于全固态电池的开发，产业化进程相对缓慢；而国内企业多数选择氧化物技术路线，研发的产品多为半固态电池。
 
2023年年底，蔚来汽车创始人、董事长李斌通过直播实测150kWh超长续航电池包续航里程，让半固态电池的量产上车走向现实场景。搭载该款电池的蔚来纯电动轿车ET7最终行驶了1044公里，行驶总时间为12.4小时。
 
今年以来，固态电池赛道频传新动向。1月初，美股上市的量子景观宣布，公司研发的固态电池已通过德国大众公司的50万公里耐久性测试。据大众汽车集团证实，该电池经过数月测试，已完成1000次充电循环。
 
随后，丰田汽车宣布成功克服固态电池的瓶颈，其发布的固态电池在能量密度和充电速度上取得了显著突破，充电10分钟可续航1500公里。
 
国内车企方面，蔚来、长安、比亚迪、吉利、上汽、广汽、长城、岚图、赛力斯等，均在加速布局固态电池技术路线。
 
其中，广汽集团明确宣布，已在固态电池领域取得突破性进展，在电芯能量密度达到400Wh/kg时，能够满足电池在极端环境下的安全性与可靠性要求，计划在2026年实现装车搭载。
 
宁德时代首席科学家吴凯则在4月的技术研讨会上表示，公司的全固态电池研发目前处于技术和制造成熟度评分为4的水平。此外宁德时代计划到2027年实现全固态电池的小批量生产。
 
2
竞赛正式升级
 
全固态电池的竞争本已激烈，随着5月29日，“中国或投入约60亿元用于全固态电池研发”消息不胫而走，一时间，更多玩家宣布入局。
 
5月29日，恩捷股份在投资者互动平台表示，其与北京卫蓝新能源、溧阳天目先导合作成立了江苏三合，主要从事半固态项目的研发和生产；赣锋锂业（002460.SZ）称其第一代固液混合电池已初步实现量产；
 
同日，福田汽车在互动平台表示，其半固态电池目前已在轻卡上进行技术研发及搭载测试，且正在合作研究固态电池在车辆上的应用。
 
中企对这一技术的研发紧迫性，还有来自国外同行的竞争压力。作为一项可能颠覆行业格局的突破性技术，日韩、欧美都将全固态电池视为下一代电池技术竞争的关键，并为此制定了具体规划。
 
日本在2020年发布的路线图中明确，到2030年全固态电池计划实现1000瓦时/升的体积能量密度，这是决定电动汽车续航里程的关键指标。
 
根据丰田去年发布的规划，最早到2027年，这家日本车企就将向市场投放搭载全固态电池的电动汽车。
 
中科院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高今年曾提醒称，日本和欧美在全固态电池方面加大研发力度，意图改变目前在液态锂电池方面落后于中国的局面。
 
与传统的液态锂电池相比，全固态电池放弃了易燃易爆的液态电解质，采用固态电解质材料，被视为电动汽车的“游戏规则改变者”，也被称为锂电终极技术。
 
根据咨询机构SNE的统计，全球前十大动力电池公司都来自于中日韩三国，其中有六家为中国企业，市场份额总计超过六成。
 
近两年来，固态电池的投资项目也快速升温。
 
据不完全统计，自2023年以来，国内半固态和全固态电池项目累计超过11个，总投资额达到664.3亿元。这还不包括中国台湾企业辉能科技计划在法国新建的固态电池工厂，该项目投资额预计超过400亿元。
 
3
主流技术路线还需探讨
 
不过，群雄逐鹿下，目前全固态电池的主流技术路线还需探讨。
 
目前看，全固态电池是确定的技术发展方向，路线上，在电解质选材方面基本集中在硫化物、聚合物和氧化物领域，也有卤化物等其他路线，重点解决的是固固界面问题，之后还有量产的工程化问题。
 
根据不同的电解质类型，固态电池主要包括聚合物、氧化物、硫化物三种技术路线。其中聚合物固态电池具有良好的机械性能，但常温下离子电导率较低；氧化物固态电池离子电导率较高，热稳定性好，适合大规模生产，但界面接触差，为目前半固态电池主要技术路线；硫化物电解质离子电导率最高，电化学窗口宽，柔度和可塑性好，或最终为全固态电池主要路径，但其生产要求高，且硫化锂前驱体昂贵，短时制约其商业化。
 
目前海外主要企业如 Solid Power、丰田、三星 SDI等均选择硫化物路线作为固态电池技术方向，并以研发全固态电池为主；国内企业如卫蓝、清陶等均选择氧化物路线，并先行研制、生产半固态电池。虽各企业技术路径选择具一定差异，但从现有趋势来看，氧化物与半固态、硫化物与全固态成为主流搭配，硫化物或成为全固态电池终局技术路径。
 
以新能源汽车和液态锂离子电池技术在我国的发展历史来看，确立全固态电池的技术路线仍然非常重要。最典型的就是三元锂电池和磷酸铁锂电池之争，当年海外更多的选择三元锂电池为主的时候，中国选择以磷酸铁锂电池为主，如今磷酸铁锂70%的市占率证明了这一路线的正确。
 
4
结语
 
业内预测，由于近期国内企业和产业链上下游加码投入全固态电池研发，引发 “鲶鱼”效应，或带动万亿级别的市场，为全球绿色转型和世界范围的可持续发展注入新的动力。
 
不过，目前的情况来看，虽然全固态电池发展前景让人振奋，但传统的液态电池、半固态电池和全固态电池仍将在未来一段时间长期共存。
 
根据咨询机构EVTank的预测，到2030年，全球锂电池市场中，90%左右的份额仍将是传统的液态电池，剩余约10%为固态电池。在固态电池所占据的市场份额中，大部分将属于半固态电池。
 
半固态电池并非从1.0到2.0的迭代技术，但是市场需要有不同价格和性能的产品，去满足各个细分市场。如果全固态电池没有完全商业化，或者商业化以后没有能够大规模降本，那么半固态电池作为1.5代的产品，在高端市场上依然会具备它存在的价值。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 全固态电池
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