全固態電池還有一個大問題待確定
時間:2024-06-12 11:29來源:車百智庫 作者:岳鵬鵬
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全固態電池領域又有消息。
5月31日，在新體系電池技術主題峰會上，多位企業專家公布了在全固態電池領域研發的最新進展。專家表示，全固態電池目前還存在性能有限、產線兼容性低等難題。在全產業的努力下，預計2027年全固態電池將實現小批量示范裝車。
而幾天前，據多家權威媒體報道，工信部和財政部擬牽頭60億元的全固態電池發展計劃 ，提供政府基礎研發支持資金，以實現下一代動力電池核心材料及制造的重大突破。
全固態電池，由于潛在的高能量密度、安全性和低成本等多維優勢，被國際普遍認為是下一代新能源動力電池的發展大勢，目前各國均加大投入攻關該顛覆性技術。
但是，在這個賽道大熱的背后，還有一些爭議和問題需要厘清。
1
群雄逐鹿
固態電池可分為半固態、準固態、全固態三種類型，區別在于所包含的液體電解質質量。其中，半固態電池的液體電解質質量百分比小于10%，準固態電池液體電解質質量百分比小于5%，而全固態不含有任何液體電解質，其電解質材料為固態。
目前在全球范圍內，全固態電池主要處于研發和試制階段。上述研發人員表示，從液態電池到固態電池，首先會面臨電解質材料的變更，進而帶來工藝上的轉變。
目前固態電池有三大主流技術路線，包括聚合物固態電池、氧化物固態電池和硫化物固態電池。
材料技術、制備技術不夠成熟、生產成本過高，成為制約全固態電池產業化的主要因素。行業普遍認為，全固態電池距離大規模產業化至少還需5年時間。正因如此，半固態電池成為公認的更利于產業化的技術路線。
目前日韓和歐美等海外企業更傾向于硫化物技術路線，致力于全固態電池的開發，產業化進程相對緩慢；而國內企業多數選擇氧化物技術路線，研發的產品多為半固態電池。
2023年年底，蔚來汽車創始人、董事長李斌通過直播實測150kWh超長續航電池包續航里程，讓半固態電池的量產上車走向現實場景。搭載該款電池的蔚來純電動轎車ET7最終行駛了1044公里，行駛總時間為12.4小時。
今年以來，固態電池賽道頻傳新動向。1月初，美股上市的量子景觀宣布，公司研發的固態電池已通過德國大眾公司的50萬公里耐久性測試。據大眾汽車集團證實，該電池經過數月測試，已完成1000次充電循環。
隨后，豐田汽車宣布成功克服固態電池的瓶頸，其發布的固態電池在能量密度和充電速度上取得了顯著突破，充電10分鐘可續航1500公里。
國內車企方面，蔚來、長安、比亞迪、吉利、上汽、廣汽、長城、嵐圖、賽力斯等，均在加速布局固態電池技術路線。
其中，廣汽集團明確宣布，已在固態電池領域取得突破性進展，在電芯能量密度達到400Wh/kg時，能夠滿足電池在極端環境下的安全性與可靠性要求，計劃在2026年實現裝車搭載。
寧德時代首席科學家吳凱則在4月的技術研討會上表示，公司的全固態電池研發目前處于技術和制造成熟度評分為4的水平。此外寧德時代計劃到2027年實現全固態電池的小批量生產。
2
競賽正式升級
全固態電池的競爭本已激烈，隨著5月29日，“中國或投入約60億元用于全固態電池研發”消息不脛而走，一時間，更多玩家宣布入局。
5月29日，恩捷股份在投資者互動平臺表示，其與北京衛藍新能源、溧陽天目先導合作成立了江蘇三合，主要從事半固態項目的研發和生產；贛鋒鋰業（002460.SZ）稱其第一代固液混合電池已初步實現量產；
同日，福田汽車在互動平臺表示，其半固態電池目前已在輕卡上進行技術研發及搭載測試，且正在合作研究固態電池在車輛上的應用。
中企對這一技術的研發緊迫性，還有來自國外同行的競爭壓力。作為一項可能顛覆行業格局的突破性技術，日韓、歐美都將全固態電池視為下一代電池技術競爭的關鍵，并為此制定了具體規劃。
日本在2020年發布的路線圖中明確，到2030年全固態電池計劃實現1000瓦時/升的體積能量密度，這是決定電動汽車續航里程的關鍵指標。
根據豐田去年發布的規劃，最早到2027年，這家日本車企就將向市場投放搭載全固態電池的電動汽車。
中科院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高今年曾提醒稱，日本和歐美在全固態電池方面加大研發力度，意圖改變目前在液態鋰電池方面落后于中國的局面。
與傳統的液態鋰電池相比，全固態電池放棄了易燃易爆的液態電解質，采用固態電解質材料，被視為電動汽車的“游戲規則改變者”，也被稱為鋰電終極技術。
根據咨詢機構SNE的統計，全球前十大動力電池公司都來自于中日韓三國，其中有六家為中國企業，市場份額總計超過六成。
近兩年來，固態電池的投資項目也快速升溫。
據不完全統計，自2023年以來，國內半固態和全固態電池項目累計超過11個，總投資額達到664.3億元。這還不包括中國臺灣企業輝能科技計劃在法國新建的固態電池工廠，該項目投資額預計超過400億元。
3
主流技術路線還需探討
不過，群雄逐鹿下，目前全固態電池的主流技術路線還需探討。
目前看，全固態電池是確定的技術發展方向，路線上，在電解質選材方面基本集中在硫化物、聚合物和氧化物領域，也有鹵化物等其他路線，重點解決的是固固界面問題，之后還有量產的工程化問題。
根據不同的電解質類型，固態電池主要包括聚合物、氧化物、硫化物三種技術路線。其中聚合物固態電池具有良好的機械性能，但常溫下離子電導率較低；氧化物固態電池離子電導率較高，熱穩定性好，適合大規模生產，但界面接觸差，為目前半固態電池主要技術路線；硫化物電解質離子電導率最高，電化學窗口寬，柔度和可塑性好，或最終為全固態電池主要路徑，但其生產要求高，且硫化鋰前驅體昂貴，短時制約其商業化。
目前海外主要企業如 Solid Power、豐田、三星 SDI等均選擇硫化物路線作為固態電池技術方向，并以研發全固態電池為主；國內企業如衛藍、清陶等均選擇氧化物路線，并先行研制、生產半固態電池。雖各企業技術路徑選擇具一定差異，但從現有趨勢來看，氧化物與半固態、硫化物與全固態成為主流搭配，硫化物或成為全固態電池終局技術路徑。
以新能源汽車和液態鋰離子電池技術在我國的發展歷史來看，確立全固態電池的技術路線仍然非常重要。最典型的就是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池之爭，當年海外更多的選擇三元鋰電池為主的時候，中國選擇以磷酸鐵鋰電池為主，如今磷酸鐵鋰70%的市占率證明了這一路線的正確。
4
結語
業內預測，由于近期國內企業和產業鏈上下游加碼投入全固態電池研發，引發 “鯰魚”效應，或帶動萬億級別的市場，為全球綠色轉型和世界范圍的可持續發展注入新的動力。
不過，目前的情況來看，雖然全固態電池發展前景讓人振奮，但傳統的液態電池、半固態電池和全固態電池仍將在未來一段時間長期共存。
根據咨詢機構EVTank的預測，到2030年，全球鋰電池市場中，90%左右的份額仍將是傳統的液態電池，剩余約10%為固態電池。在固態電池所占據的市場份額中，大部分將屬于半固態電池。
半固態電池并非從1.0到2.0的迭代技術，但是市場需要有不同價格和性能的產品，去滿足各個細分市場。如果全固態電池沒有完全商業化，或者商業化以后沒有能夠大規模降本，那么半固態電池作為1.5代的產品，在高端市場上依然會具備它存在的價值。
文章標簽：
全固態電池
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