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固態(tài)電池商業(yè)化節(jié)點(diǎn)真的要來臨?
2023/7/11 12:32:23 來源:中國(guó)工業(yè)報(bào) 【字體:大 中 小】【收藏本頁(yè)】【打印】【關(guān)閉】
核心提示:“固態(tài)電池有望成為下一代動(dòng)力電池的終極解決方案,目前各國(guó)企業(yè)進(jìn)入軍備競(jìng)賽階段,加注研發(fā)固態(tài)電池,一旦能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化將帶來產(chǎn)業(yè)顛覆性變革!薄霸诂F(xiàn)有的各種探索中,最有可能成為下“固態(tài)電池有望成為下一代動(dòng)力電池的終極解決方案,目前各國(guó)企業(yè)進(jìn)入軍備競(jìng)賽階段,加注研發(fā)固態(tài)電池,一旦能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化將帶來產(chǎn)業(yè)顛覆性變革!薄霸诂F(xiàn)有的各種探索中,最有可能成為下一代動(dòng)力電池的就是固態(tài)鋰電池!
業(yè)內(nèi)對(duì)于固態(tài)電池的呼聲越來越高,固態(tài)電池商業(yè)化的節(jié)點(diǎn)真的要來臨了?在技術(shù)上,固態(tài)電池又有何新突破?
固態(tài)電池好在哪?
固態(tài)電池是一種電池科技。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,固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。
固態(tài)電池被認(rèn)為是下一代電池的方向之一,究竟有何優(yōu)勢(shì)?
一是安全性高。由于固態(tài)電池的電解質(zhì)固態(tài)化,不含易燃易爆、易揮發(fā)等成分,可徹底消除電池因漏液引發(fā)的電池冒煙、起火等,以及在充放電過程中生成鋰枝晶造成的安全隱患,被稱為最安全電池體系。
二是能量密度高。東方財(cái)富證券研報(bào)稱,目前,市場(chǎng)上應(yīng)用的磷酸鐵鋰電池單體能量密度約為120-140Wh,三元電池單體能量密度約為130-220Wh,而固態(tài)電池可提供的能量密度約為300-400Wh,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)的電池。
三是固態(tài)電池的適用溫度范圍更廣,循環(huán)使用壽命更長(zhǎng)。固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定性可以減緩電池中的失活和退化過程,不僅可以延長(zhǎng)電池的使用壽命,還能阻止金屬鋰的電極枝晶生長(zhǎng),減少電極的體積膨脹和損壞,提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。
基于上述優(yōu)勢(shì),固態(tài)電池一直被業(yè)內(nèi)寄予厚望。中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高表示,“現(xiàn)在全球已經(jīng)有無數(shù)人投入到全固態(tài)電池技術(shù)的創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)中,隨著Chat-GPT技術(shù)的出現(xiàn),對(duì)新材料的探索效率極大提高,開發(fā)的周期能夠縮短,通過全球的努力,全固態(tài)電池能夠取得成功!
“我們發(fā)現(xiàn),在全球頂刊上發(fā)表的與固態(tài)電池技術(shù)相關(guān)的論文正在指數(shù)般地增長(zhǎng),可以說技術(shù)是在商業(yè)化的前夜!睔W陽(yáng)明高說。
在中國(guó)工程院外籍院士孫學(xué)良看來,實(shí)現(xiàn)規(guī);慨a(chǎn)和應(yīng)用,窗口應(yīng)該在2025-2030年期間。“未來10年,將是固態(tài)電池研發(fā)的關(guān)鍵機(jī)遇期!
發(fā)展現(xiàn)狀如何?
華泰證券研報(bào)稱,預(yù)計(jì)2030年全球固態(tài)電池市場(chǎng)空間將超3000億元。
面對(duì)如此規(guī)模巨大的市場(chǎng),各國(guó)均在積極布局以期搶占先機(jī)。中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)張永偉稱,美國(guó)計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池和鋰金屬電池規(guī)模化量產(chǎn);日本計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn);韓國(guó)將在2023-2028年投入3066億韓元,爭(zhēng)取提前實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池、鋰硫電池、鋰金屬電池商業(yè)化應(yīng)用;歐盟已批準(zhǔn)向參與電池項(xiàng)目的7個(gè)成員國(guó)提供32億歐元援助,以支持電池技術(shù)研究和項(xiàng)目創(chuàng)新。
而我國(guó)自2020年起,首次將固態(tài)電池列入行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,今年則進(jìn)一步提出加強(qiáng)固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究。
在政策的支持下,我國(guó)電池企業(yè)、整車企業(yè)、科研院所等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè),均在進(jìn)行研發(fā)和布局,不斷推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。寧德時(shí)代在2016年就宣布了硫化物固態(tài)電池的研發(fā)路徑;國(guó)軒高科于2017年著手研發(fā)固態(tài)電池和固態(tài)電解質(zhì);蜂巢能源于2022年推出了國(guó)內(nèi)首批20Ah級(jí)硫系全固態(tài)原型電芯……
整車企業(yè)方面,比亞迪在2016年將固態(tài)電池確定為未來的發(fā)展方向,并于2021年公開了硫系添加劑全固態(tài)電池專利;今年5月31日,上汽集團(tuán)和清陶能源簽署增資擴(kuò)股協(xié)議和戰(zhàn)略合作框架協(xié)議,將進(jìn)一步深化雙方長(zhǎng)期、共贏的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,率先推動(dòng)2025年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池技術(shù)“10萬(wàn)輛級(jí)”大規(guī)模量產(chǎn)落地,依托全球領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)為消費(fèi)者打造真正安全節(jié)能、高性價(jià)比的“爆款電動(dòng)車”。
在資本市場(chǎng),固態(tài)電池相關(guān)企業(yè)也備受青睞。據(jù)公開的數(shù)據(jù)顯示,截至目前,國(guó)內(nèi)已有8家固態(tài)電池制造領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)獲得32輪融資。其中,在2022年,固態(tài)電池領(lǐng)域融資明顯加快,8家企業(yè)總計(jì)進(jìn)行了12輪的融資。
“最近這些年,中國(guó)在準(zhǔn)固態(tài)、半固態(tài)電池研究上世界領(lǐng)先。在全固態(tài)電池領(lǐng)域,中國(guó)也逐漸靠近了發(fā)達(dá)國(guó)家,具有非常好的發(fā)展機(jī)遇!睂O學(xué)良說,著眼下一步,要充分發(fā)揮這樣的優(yōu)勢(shì),極大地加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,力爭(zhēng)在中國(guó)率先實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的突破。
還存在哪些短板?
在固態(tài)電池市場(chǎng)火熱的背后,仍存在諸多短板不容忽視。
孫學(xué)良說,固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)是安全性和能量密度,但還面臨材料問題、界面問題、工程化問題等諸多挑戰(zhàn)!皯(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)研發(fā)與創(chuàng)新,重視專利布局!
技術(shù)之外,成本也是一個(gè)必須要考慮的問題。有業(yè)內(nèi)人士表示,全固態(tài)電池成本相比混合固液電池會(huì)進(jìn)一步增加,一方面,由于固態(tài)電解質(zhì)用量的增加,另一方面,由于全固態(tài)電池工藝與液態(tài)電池相比變化較大,新增設(shè)備折舊攤銷、產(chǎn)品質(zhì)量控制能力缺乏、工程驗(yàn)證周期長(zhǎng)等因素也會(huì)加大成本。
據(jù)中郵證券測(cè)算,目前固態(tài)電池較液態(tài)電池成本高出30%以上。預(yù)計(jì)半固態(tài)電池規(guī);慨a(chǎn)后,成本比液態(tài)鋰電池高10%-20%。
上汽集團(tuán)副總工程師、上汽捷能汽車技術(shù)有限公司總經(jīng)理朱軍說,全固態(tài)電池能量密度再高,主流的電動(dòng)汽車看重的還是成本。如果半固態(tài)、全固態(tài)電池能夠幫助主流汽車廠商降低成本,那么應(yīng)該很快就能商用。
此外,還有專家表示,目前固態(tài)電池的命名、尺寸等缺少明確定義和規(guī)范,一方面需要對(duì)固態(tài)電池的分類、命名等準(zhǔn)則進(jìn)行規(guī)范,如明確混合固態(tài)電池、全固態(tài)電池等固態(tài)電池的定義,減少投資和研發(fā)的無效浪費(fèi)。另一方面應(yīng)基于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合刀片電池、固態(tài)電解質(zhì)特點(diǎn)等行業(yè)多年發(fā)展經(jīng)驗(yàn),制定更精簡(jiǎn)的動(dòng)力電池尺寸規(guī)格標(biāo)準(zhǔn),助力行業(yè)規(guī);l(fā)展。(記者 馬艷)
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