全固态电池还有一个大问题需要确定。

2024-06-13


在整个固态电池领域又有消息。


5月31日,在新系统电池技术主题峰会上,多位公司专家公布了全固态电池领域研发的最新进展。专家指出,全固态电池仍存在性能有限、生产线兼容性低等问题。在整个行业的努力下,预计2027年全固态电池将实现小批量示范装载。


日前,据多家权威媒体报道,工业和信息化部和财政部计划率先规划60亿元的全固态电池发展,为下一代动力电池核心材料和制造提供基本的R&D支持资金。


由于高能密度、可靠性、低成本等多维优势,全固态电池被国际广泛认为是下一代新能源电池的发展趋势。目前,各国都加大了对颠覆性技术的研究力度。


但是,在这条赛道火热的背后,仍然存在着一些争议和问题需要澄清。


第一,三国争霸


固体电池可以分为三种类型:半固体、准固体和全固体,其区别在于液体电解质量。其中,半固体电池液体电解质量百分比低于10%,准固体电池液体电解质量百分比低于5%,而全固体电解质不含任何液体电解质,其电解质材料为固体。


目前,全球固态电池主要处于研发和试制阶段。上述R&D人员表示,从液态电池到固态电池,首先要面对电解质材料的变化,从而带来过程的变化。


目前固体电池主要有三种技术路线,包括高聚物固体电池、氧化物固体电池和硫酸盐固体电池。


材料技术和制备技术不成熟,生产成本过高,成为制约整个固态电池产业化的主要因素。业内普遍认为,整个固态电池至少需要5年的时间才能大规模工业化。正是这样,半固态电池成为公认的更有利于工业化的技术路线。


目前,日本、韩国、欧美等海外企业更倾向于硫酸盐技术路线,致力于全固态电池的研发,工业化进程相对缓慢。然而,大多数国内公司选择氧化物技术路线,他们开发的产品大多是半固态电池。


2023年底,蔚来汽车创始人、董事长李斌通过直播测量了150kWh的长续航电池组续航里程,使半固态电池的量产上车进入现实场景。配备这款电池的蔚来纯电动汽车ET7最终行驶了1044公里,总行驶时间为12.4小时。


今年以来,固体电池跑道频频传播新趋势。1月初,美国股市上市的量子景观宣布,公司开发的固体电池已经通过了德国大众公司50万公里的耐久性测试。根据大众汽车集团的确认,经过几个月的测试,该电池已经完成了1000次充电循环。


随后,丰田宣布成功克服了固体电池的瓶颈,其发布的固体电池在能量密度和充电效率上取得了显著突破,充电10分钟可持续1500公里。


就国内汽车公司而言,蔚来、长安、比亚迪、吉利、上汽、广汽、长城、岚图、赛力斯等。正在加快固体电池技术路线的布局。


其中,广汽集团明确宣布,电池能量密度达到400Wh/kg时,已在固态电池领域取得突破性进展,能够满足极端环境下电池的安全性和可靠性要求,并计划在2026年实现装载。


宁德时代首席科学家吴凯在4月份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4的水平。此外,宁德时代计划在2027年实现小批量生产全固态电池。


比赛正式升级


随着5月29日“中国或投资约60亿元用于全固态电池研发”的消息传播,全固态电池的竞争已经激烈。一时间,更多玩家宣布进入。


5月29日,恩捷股权在投资者互动平台上表示,主要从事半固态项目研发生产,与北京卫蓝新能源、溧阳天目合作建立江苏三合;赣锋锂业(002460.SZ)据说第一代固液混合电池已经初步实现量产;


同日,福田车在互动平台上表示,其半固态电池目前已在轻型卡车上进行技术研发和配备测试,并正在合作研究固态电池在汽车上的应用。


中国企业迫切需要这项技术的研发,以及来自外国同行的竞争压力。日本、韩国、欧洲和美国作为可能颠覆行业格局的突破性技术,将全固态电池视为下一代电池技术竞争的关键,并制定了具体计划。


根据日本2020年发布的路线图,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计划,这家日本汽车公司将在2027年前将配备全固态电池的电动汽车投放市场。


中国科学院教授、中国电动汽车百人协会副主席欧阳明高今年提醒,日本和欧美加大了对全固态电池的研发力度,旨在改变目前在液态锂电池方面落后中国的局面。


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,选用了固态电解质材料,被认为是电动汽车的“游戏规则改变者”,也被称为锂电池的终极技术。


据咨询机构SNE统计,世界十大动力电池公司都来自中国、日本和韩国,其中6家是中国公司,总市场份额超过60%。


近年来,固态电池投资项目也迅速升温。


据不完全统计,自2023年以来,中国共有11个半固态和全固态电池项目,总投资达到664.3亿元。这还不包括中国台湾省公司辉能科技计划在法国建设的新型固态电池工厂。该项目的投资预计将超过400亿元。


第三,还需要讨论主流技术路线。


然而,在三国争霸下,目前全固态电池的主流技术路线还需要探讨。


目前,全固态电池是一个确定的技术发展方向。在路线上,电解材料的选择基本集中在硫酸盐、聚合物和氧化物领域,还有卤化物等其他路线。重点解决固体界面问题,然后是量产工程化问题。


对于不同类型的电解质,固体电池主要包括三种技术路线:高聚物、氧化物和硫酸盐。其中,高聚物固体电池具有良好的机械性能,但在常温下离子电导率较低;氧化物固体电池离子电导率高,热稳定性好,适合大规模生产,但接口接触差,是目前半固体电池的主要技术路线;硫酸盐电解质离子电导率最高,电化学窗口宽,柔韧性和可塑性好,或者最终是全固体电池的主要路径,但其生产要求高,硫化锂前驱体价格昂贵,对其商业化的短期限制。


当前海外主要企业如 Solid Power、丰田、三星 SDI等。选择硫酸盐路线作为固态电池的技术方向,主要研发全固态电池;国内企业,如卫蓝、陶瓷等。,选择氧化物路线,并首先开发和生产半固态电池。虽然每个企业的技术路径选择都有一定的差异,但从目前的趋势来看,氧化物和半固态、硫酸盐和全固态已经成为主流的组合,硫酸盐可能已经成为全固态电池的最终技术路径。


从我国新能源汽车和液体锂电池技术的发展历史来看,建立全固态电池的技术路线仍然非常重要。最典型的是三元锂电池和磷酸铁锂电池之间的纠纷。当初中国选择磷酸铁锂电池作为海外更多的三元锂电池。现在磷酸铁锂70%的市场份额证实了这条路线的正确性。


四、结语


业界预测,近期国内企业和产业链上下游投入全固态电池研发,导致全固态电池研发, “鲶鱼”效应,或推动其它市场万亿级,为世界绿色转型和世界可持续发展注入了新的动力。


然而,从目前的情况来看,虽然全固态电池的发展前景令人振奋,但未来传统的液态电池、半固态电池和全固态电池将长期共存。


根据咨询机构EVTank的预测,到2030年,全球锂电池市场上90%的份额仍将是传统的液态电池,其余约10%将是固态电池。固态电池的市场份额大多是半固态电池。


半固态电池不是从1.0到2.0的迭代技术,但市场需要不同价格和性能的商品来满足每个目标市场。如果整个固态电池没有完全商业化,或者商业化后成本没有大规模降低,那么半固态电池作为1.5代商品,在高端市场上仍然会有其意义。


本文来自微信公众号“车百智库”(ID:EV100_Plus),作者:岳鹏鹏,36氪经授权发布。


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