固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展到哪一步了？

“我國有望在1-2年內將攻克600Wh/kg氧化物/聚合物復合電解質(zhì)固態(tài)電池。”

近期，中國科學(xué)院院士、南開(kāi)大學(xué)副校長(cháng)陳軍表示，“全固態(tài)電池已成為全球電池科技的競爭焦點(diǎn)，以固態(tài)電池為核心的電動(dòng)汽車(chē)有可能改變未來(lái)產(chǎn)業(yè)布局。”

無(wú)獨有偶，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高今年年初也曾表示，全固態(tài)電池是公認的下一代電池的首選方案之一，也是下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點(diǎn)，中國既要發(fā)展漸近性的半固態(tài)技術(shù)路線(xiàn)，也要防范激進(jìn)型全固態(tài)技術(shù)路線(xiàn)帶來(lái)的顛覆性風(fēng)險。

實(shí)際上，隨著(zhù)近兩年液態(tài)鋰離子電池性能越來(lái)越逼近材料性能理論極限，全固態(tài)電池因具有超高能量密度、超強本征安全、耐高溫、抗穿刺等優(yōu)勢，而被業(yè)內普遍認為是最具潛力的“下一代動(dòng)力電池”;同時(shí)，半固態(tài)、凝聚態(tài)等高比能電池也被視為是向全固態(tài)電池過(guò)渡的重要技術(shù)路線(xiàn)。

經(jīng)粗略統計，目前包括北汽、福田、吉利、東風(fēng)、賽力斯、蔚來(lái)、上汽、長(cháng)安、廣汽等在內的中國車(chē)企，以及寶馬、大眾、豐田、日產(chǎn)、福特等國際車(chē)企都已發(fā)布固態(tài)電池(含半固態(tài)、凝聚態(tài)、全固態(tài)等電池類(lèi)型)商業(yè)化進(jìn)展或計劃。

電池企業(yè)方面，寧德時(shí)代、億緯鋰能、衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)、蜂巢能源、國軒高科、孚能科技、力神電池、正力新能、LG 新能源、SK On等國內外頭部企業(yè)，都在進(jìn)行固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化落地。

業(yè)內預計，全固態(tài)電池將在2030年前后實(shí)現產(chǎn)業(yè)化應用，而在此之前，聚焦高比能電池的創(chuàng )新升級，近期產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)密集發(fā)布相關(guān)新技術(shù)、新產(chǎn)品，不斷刷新人們對高比能電池的認知和期待。不過(guò)，近期寧德時(shí)代方面對固態(tài)電池落地進(jìn)程發(fā)表了不同的看法，這也引發(fā)業(yè)界對高比能電池商業(yè)化的深度思考。

01

動(dòng)力電池能量密度越來(lái)越高

動(dòng)力電池領(lǐng)域，2024年一季度，我國半固態(tài)電池首次計入市場(chǎng)裝機量統計，實(shí)現769.8MWh裝機，配套電池企業(yè)為衛藍新能源。這表明，以半固態(tài)電池為代表的高比能電池呈現出良好的規?；瘎蓊^。

當前，半固態(tài)電池單體能量密度普遍超過(guò)300Wh/kg，眾多企業(yè)持續加碼高比能電池的研發(fā)和應用。

4月3日，蔚來(lái)汽車(chē)與衛藍新能源共同研發(fā)的150kWh電池包步入量產(chǎn)階段。該款電池單體能量密度360Wh/kg，配套車(chē)型最長(cháng)續航1055km。

4月8日，上汽集團超級智能轎車(chē)智己L6亮相，搭載清陶能源“第一代光年固態(tài)電池”。該款電池單體能量密度368Wh/kg，帶電130kWh的車(chē)輛CLTC續航超1000km。

4月12日，廣汽發(fā)布全固態(tài)電池。據介紹，其目前已完成30Ah大容量全固態(tài)電芯研發(fā)，該電池采用100%固態(tài)電解質(zhì)，單體能量密度超400Wh/kg，預計將于2026年搭載于昊鉑車(chē)型。

4月19日，正力新能發(fā)布雙重半固態(tài)超長(cháng)續航大圓柱電池——正力·騏龍。據悉，其采用了超高鎳正極材料的固態(tài)電解質(zhì)表面修飾技術(shù)和固態(tài)電解質(zhì)復合隔膜技術(shù)，進(jìn)一步提升了大圓柱電池的安全性和功率性能。該款電池單體能量密度306Wh/kg，整包帶電170kWh支持純電MPV車(chē)型續航超1000km。

此外，寧德時(shí)代已發(fā)布凝聚態(tài)電池，其單體能量密度達500Wh/kg，計劃將用于電動(dòng)航空等領(lǐng)域。

衛藍新能源規劃其第二代準固態(tài)電池單體能量密度將達400Wh/kg-500Wh/kg;第三代全固態(tài)電池將不再含有液態(tài)電解質(zhì)。

資料顯示，國軒高科半固態(tài)電池單體能量密度達360Wh/kg，配套車(chē)型整包電量160kWh，續航超1000km。

億緯鋰能布局的下一代電池技術(shù)路線(xiàn)包括固態(tài)電池、鋰金屬電池等。據介紹，其鋰金屬電池單體能量密度達450Wh/kg，循環(huán)壽命超800次。同時(shí)，其未來(lái)量產(chǎn)的大圓柱電池有望在能量密度280Wh/kg的基礎上進(jìn)一步提升。

孚能科技第一代固態(tài)電池能量密度為330Wh/kg，并計劃未來(lái)做到400Wh/kg- 500Wh/kg。

力神電池已實(shí)現310Wh/kg-360Wh/kg等多款高能量密度電池的開(kāi)發(fā)或應用，并已發(fā)布其全新一代半固態(tài)電池，單體能量密度達402Wh/kg。

今年4月2日，太藍新能源宣布其已制備出車(chē)規級單體容量120Ah、能量密度720Wh/kg的體型化全固態(tài)電池，刷新了體型化鋰電池單體容量和最高能量密度的行業(yè)紀錄。

值得注意的是，高比能是動(dòng)力電池的升級方向之一，但從液態(tài)邁向全固態(tài)電池難以一蹴而就，尤其是全固態(tài)電池研發(fā)、量產(chǎn)和商業(yè)化還面臨著(zhù)諸多挑戰。

02

高比能電池技術(shù)“百家爭鳴”

從前沿技術(shù)落地進(jìn)程來(lái)看，寧德時(shí)代認為通常要經(jīng)歷三個(gè)階段：

首先，必須確保技術(shù)理論上的可行性和實(shí)際的技術(shù)突破;

其次，在產(chǎn)品制造階段，要保證產(chǎn)品的安全性、可靠性、一致性和質(zhì)量;

最后，產(chǎn)品必須具備市場(chǎng)競爭力，即價(jià)格合理，能夠被市場(chǎng)接受。

就固態(tài)電池技術(shù)而言，目前主要有3條技術(shù)路線(xiàn)，即氧化物、硫化物、及聚合物路線(xiàn)。寧德時(shí)代董事長(cháng)曾毓群近期表示，“目前還有很多基本的科學(xué)問(wèn)題待解決，如大多數固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸等，在突破這些科技問(wèn)題后，還會(huì )遇到產(chǎn)業(yè)化的問(wèn)題。我們非常重視固態(tài)電池，已經(jīng)進(jìn)行了多年的布局，最近加大了很多投入。”

這樣的表態(tài)，一方面，表明電池“一哥”和其他很多企業(yè)一樣，都在固態(tài)電池領(lǐng)域持續研發(fā)，以搶占高比能電池未來(lái)先發(fā)優(yōu)勢;另一方面，固態(tài)電池，尤其是全固態(tài)電池等高比能電池的商業(yè)化進(jìn)程并不會(huì )太快。

這也意味著(zhù)，圍繞固態(tài)電池等高比能電池技術(shù)，業(yè)界在路線(xiàn)選擇和落地節奏上，目前還未達成共識，仍處于“百家爭鳴”階段。業(yè)內人士表示，未來(lái)將先實(shí)現技術(shù)突破，再逐步商業(yè)化落地，或將迎來(lái)一場(chǎng)“持久戰”。

03

打好高比能電池“持久戰”

機構預計，2024年全球固態(tài)電池裝機將有望超5GWh，未來(lái)還將逐年遞增。受需求帶動(dòng)，頭部企業(yè)紛紛加快相關(guān)研發(fā)、制造和應用。

電池材料環(huán)節，硫化物、聚合物、氧化物等技術(shù)路線(xiàn)并行背景下，固態(tài)電解質(zhì)在固-固界面接觸、界面反應機制與穩定性、電導率、制作工藝等方面，仍面臨大量技術(shù)難點(diǎn);高鎳三元、富鋰錳基等正極，硅基、金屬鋰等負極，以及固態(tài)電解質(zhì)復合隔膜都成為企業(yè)研發(fā)重點(diǎn)。

同時(shí)，隨著(zhù)高比能電池材料和電芯技術(shù)、工藝的發(fā)展，還將帶來(lái)制造設備的革新，并在高良品率、極限制造、降本增效方面對設備提出更高的要求。

為了助力產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)打好高比能電池“持久戰”，2024年4月28日上午，在由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )指導，動(dòng)力電池應用分會(huì )和電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦的“第五屆新能源汽車(chē)及動(dòng)力電池(CIBF2024重慶)國際交流會(huì )”期間，將在光大激光冠名支持的“高比能電池技術(shù)迭代與革新”專(zhuān)場(chǎng)論壇上，由行業(yè)龍頭企業(yè)分享當前高比能電池的研發(fā)進(jìn)展和階段性成果。

其中，比亞迪、衛藍新能源等企業(yè)將分享各自在電池產(chǎn)品方面的創(chuàng )新;容百科技、畢克化學(xué)等企業(yè)將分別探討全固態(tài)電池材料/鋰電助劑等新技術(shù)應用;光大激光、信諾先端熱工科技、艾默生、多維聯(lián)合集團等將分享適用于高比能電池制造的高產(chǎn)低耗的鋰電設備。

該場(chǎng)論壇將由瑞浦蘭鈞市場(chǎng)總經(jīng)理張小聰主持，隨后還將由動(dòng)力電池應用分會(huì )研究中心總經(jīng)理周波主持主題為“聚焦半固態(tài)、固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程”的圓桌對話(huà)，圍繞高比能電池技術(shù)發(fā)展前景、超高快充電池能否從根本上解決補能焦慮、半固態(tài)/固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈如何協(xié)調發(fā)展等核心話(huà)題，展開(kāi)深入交流和研討，把脈行業(yè)趨勢。敬請關(guān)注!