固体电池再次受到热议,主流厂商的技术进展如何?

2024-09-07

蓝鲸新闻 9 月 5 日讯(记者 崔陆鹏)8 月份,一家锂电池产业链企业进行了内部讨论,如果电池不需要锂,公司该怎么办?


据内部人士透露,上述讨论有两个原因:一是从年初开始,行业再次报道“磷酸铁锂” 目前国内动力电池的主流系统石墨烯“天花板”将达到能量密度;第二,一些锂电池公司相继公布了固体电池的生产时间表。


今年以来,与锂电池行业进入冷却期不同,固态电池的受欢迎程度持续上升。目前国内很多电池厂商,包括宁德时代、中创新航空、亿威锂能、新旺达、国轩高新、蜂巢能源、陶瓷能源比克电池,都公布了自己的固态电池产品相关规划。


“与液体电池相比,固体电池具有安全性高、能量密度高等诸多优点,符合下一代电池技术的发展需求。”近日,中国创新航空高级副总裁、首席技术官潘芳芳在接受蓝鲸新闻采访时表示。


但是,到目前为止,"磷酸铁锂 “石墨烯”系统的颠覆者还没有真正出现。


"固 - 接触固定界面是最大的问题。


看起来是颠覆性的固体电池商业化还有一些技术难题需要突破。


与传统的液态锂电池相比,全固态电池放弃了传统的液态电解质,选择了固态电解质材料。根据电解质的不同,全固态电池的技术路线主要包括三类:聚合物、氧化物和硫酸盐。


"硫酸盐性能好,但难以量产;聚合物性能稍差,但量产较快。"潘芳芳说。


除了材料问题,结构也是问题。与目前主流的液体电池相比,固体电池采用固体电解质,导致离子电导率低,使得电池充放电速度慢,容量衰减快。与“固液”相比,“固体”的接触性和安全性更差。


“液体电池的内部结构,电池液体包裹在电池周围;固体电池还需要将固体电解质包裹在电池周围,同等压力下的‘固体’接触不如‘固体液体’接触。“某头部电池企业相关负责人告诉蓝鲸新闻,目前需要外部压力来保证“固体”的密切接触,但如果对表面材料施加压力,电池整体重量会急剧增加,违背了R&D固体电池小重量、单位密度高的初衷。


曾毓群是宁德时代的董事长。 2024 “世界动力电池大会”也表达了类似的观点。


"我们已经投入到全固态电池中。 7-8 一年的时间进行研究。研究和开发全固态电池的关键在于研究材料和化学系统,其中最难的是‘固态电池 - 固定界面问题。"曾毓群认为,如果使用数字, 1 到 9 表示固体电池技术制造成熟度,1 就是刚开始涉及这个领域,9 技术成熟,能投入大规模生产。目前行业的最高水平仅达到 4 从上到下,只是制作了一些设备样品,进行了一些实验验证。使用这些设备,有很多初始条件,比如 6000 只有在大气压下,才能达到较高的低温性能。这意味着这些设备不能投入市场应用。


即使开发商品,大规模生产仍然是一个问题。南都电源已经宣布制造了全固态电池,因为 9 月 3 日本公告称,目前固态电池产品的能量密度可以达到 350Wh/kg,循环寿命 2000 第二,但短期内不会大规模生产。


“所有电池厂商的全固态电池量产时间点将取决于其对全固态电池能量密度的定位。”潘芳芳认为,目前仍有许多技术需要突破固态电池,全固态电池量产的临界点需要在 2027-2028 年份,再早一点就更难了。


当前生产成本高于锂电池,终端包容性没有想象的那么高。


固体电池如此受到多方的青睐,是一些从业者认为经过多年的发展,“磷酸铁锂” “石墨系统”已经到达天花板。


今年是锂电池公司的负责人。 SNEC 在接受蓝鲸新闻采访时明确表示,目前“磷酸铁锂” 石墨系统基本接近天花板,预计三年内所有厂商的技术实力都会拉高。当技术指标达到天花板时,就会像生产一样测试制造水平。 100 一万个电池,不良率是多少;下一阶段的竞争是,出货量增加后的成本控制。


还有一些观点认为这个系统还有改进的空间。


" 2020 年、2021 事实上,2008年是磷酸铁锂发展的黑暗时刻。“据潘芳芳介绍,当时三元锂大规模生产,三元能量密度更高,更适合快速充电,核心安全得到有效解决。然而,在接下来的几年里,磷酸铁锂的创新层出不穷,曾经被认为无法实现的性能已经成为现实。目前,磷酸铁锂在国内动力电池市场的份额仍然超过 80%。


潘芳芳说,磷酸锰铁锂是未来降低磷酸铁锂成本的方向,负极会有创新。从整个设计、材料、电池来看,成本其实还有降低的空间。


无论“磷酸铁锂” 石墨系统“是否还有空间,固态电池如果要颠覆前者,还是要克服成本、量产等障碍。


纵观锂电池的整个生长期,过程坎坷,但同领域没有太强的竞争对手,市场对锂电池的发展非常包容。固态电池不一样,“磷酸铁锂 在很长一段时间内,石墨系统已经证明了自己,而且生产成本仍然有下探空间。


“当市场和终端面临价格战和淘汰赛时,固态电池的容忍度并没有形象那么高。”前面提到的锂电池公司负责人表示,业内曾经认为钠电池可以代替锂电池,因为钠的稳定性更高,生产成本也更低。”然而,随着锂电池产业链价格的不断下降,锂电池的生产成本约为钠电池的一半。随着新技术的出现,锂电池的稳定性也在提高。


这样就挤压了钠电池的生长空间,固体电池也面临着这个问题。


锂电池龙头企业的另一位相关负责人认为,电池是一个重资产行业,一旦利用率下降,制造成本就会上升,通过规模分担成本是不可避免的。“如果我们想推出(全固态电池),我们必须针对某个目标市场。那时候主流技术可能达到什么水平,我们的固态电池应该比它更有竞争力,这样产业化才能成功。”


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