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固態電池開啟全球競爭模式，誰將勝出？
時間:2021-04-26 22:15來源:電池聯盟 作者:子蕊
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近期，關于固態電池的好消息不斷。
繼大眾集團和比爾蓋茨共同投資的QuantumScape公司發布全新的固態電池技術之后，據《日經新聞》報道，豐田目前正在開發的固態電池汽車，在同等條件下的續航里程可以達到采用傳統鋰離子電池的兩倍，即便對于最緊湊的車型來說，也不需要多布局電池而犧牲內部空間。
該報道稱，對于搭載固態電池的汽車來說，充滿電只需要大約10分鐘，相比于傳統電動汽車縮減了至少三分之二。
因為具備安全、循環性能強、能量密度高、適用范圍大等優點，固態電池被廣泛期待為下一代動力電池技術，過去十年相關專利數量增長超過10倍。誰能提前在技術上取得突破，實現量產，誰就能贏得更好的市場地位。如今，固態電池全球競爭模式已經開啟。
全球布局固態電池
據了解，目前固態電池市場的競爭主要集中在日本、韓國、歐美、中國等地區。
日本在固態電池上的研發時間相對較早。最早入局的豐田早在2008年就與固態電池創企伊利卡（Ilika）展開了合作，并于2019年初宣布與松下合作。近日，豐田表示，希望成為全球首家量產搭載固態電池汽車的廠商，明年將推出原型車，在2021-2030這個十年的初期開始面向市場銷售。
此外，三菱、日產、松下等日本企業也有布局固態電池行業，日產汽車也計劃打造自己的固態電池汽車，希望在2028年前推出實車。配合車企研發動向，日本原材料廠商也在加快步伐，三井金屬、出光興產計劃于2021年開始生產固態電解質。
日本市調機構富士經濟（Fuji Keizai）預期，2035年全球全固態型鋰電池（全固態電池；包含硫化物系、氧化物系、高分子系等）市場規模預估將擴增至2兆6772億日圓，將較2018年24億日圓暴增1114倍。
為援助日本企業研發全固態電池，日本政府計劃即將設立2兆日圓規模的減碳技術援助基金，對全固態電池的生產研發提供數千億日圓補助。
韓國方面，早在2018年11月，韓國三大電池企業LG化學、三星SDI和SKI就組成聯盟，共同開發包括固態電池的下一代電池核心技術。
今年3月，三星高等研究院與三星日本研究中心在《自然·能源》發表論文稱，公司新研發的全固態電池能夠實現900Wh/L高能量密度、1000圈以上長循環壽命，電池一次充電后可驅動汽車行駛800公里。
今年8月，SKI聯手98歲諾獎得主古迪納夫及其團隊研究助理哈迪·漢尼（Hadi Khani），繼續開發下一代電池技術。
12月1日，LG電池事業分拆完成，LG Energy Solution（LG能源解決方案）正式成立。LG能源解決方案表示，將加速全固態電池和鋰硫電池等新一代電池技術的開發，制定戰略實現可持續增長引擎。
歐美方面，由福特支持的電池創企Solid Power在去年4月與福特汽車公司合作，開始研發下一代電動汽車全固態電池。今年10月，已經生產出第一代全固態電池（ASSB）原型產品。Solid Power表示，2022年初將開始測試用于汽車生產的固態電池。
大眾投資的初創企業QuantumScape近日發布了全新的固態電池技術。數據顯示，其電池可在15分鐘內充滿80%的電量，在續航里程為300英里或更高的車輛上搭載，正常使用壽命將達到12年左右。同時測試表明，該電池在800次循環后并未衰退，相當于24萬英里（38萬公里）的行駛里程。
國內方面，包括寧德時代、國軒高科、贛鋒鋰業、天齊鋰業等鋰電企業，比亞迪、蔚來、長城汽車、北汽集團等車企都有參與固態電池研究。
當升科技2019年底曾表示，公司固態鋰電材料已對國內外多個客戶送樣，產品性能獲得廣泛認可，目前正根據客戶反饋和需求進行后續研究開發。
今年7月，贛鋒鋰業在互動平臺上表示，第一代2億瓦時的固態電池中試線已經順利投產，產品性能全面達到公司固態電池研發團隊研制樣品的水平，目前正積極與車廠客戶對接固態電池的上車合作事宜。
同樣在7月，搭載清陶固態電池系統的純電動樣車在北汽新能源完成調試，成功下線。據悉，清陶第I代固態電池系統已經初具量產可行性，其總投資55億，年產10GWh宜春清陶固態動力鋰電池項目(一期)已經投產。
國軒高科徐興無在今年9月也表達了公司在固態電池方面的布局，表示兩年內引入相關技術，2022年開始進行固態電池技術的迭代升級，生產高安全固態電池；2025年后生產出能量密度超過800Wh/L、超過400Wh/kg、循環800次的全固態電池。
不過，每個國家，以及各家企業在固態電池路線的選擇上并不一樣。
各國技術路線偏好不同
固態電池分為三大技術路線，分別是：聚合物、硫化物和氧化物全固態電池。每一種技術路線都有其優勢與劣勢。
與硫系及氧化物相比，聚合物不占優勢。但是在容易集成方面還是有一些優勢的。
氧化物雖然也有技術難點，但是這些技術難點一旦突破了之后，它在商用、大規模量產方面，成本競爭力就非常強。
硫化物由于具有較高的能量密度和低廉的成本，有著巨大的開發潛力。
相對而言，歐美企業偏好氧化物與聚合物體系，而日韓企業則更多致力于解決硫化物體系的產業化難題。如豐田在2010年就推出硫化物固態電池，2014年其實驗原型能量密度達到400Wh/kg。
實現商業化還需時間
固態電池在能量密度、質量上都有著傳統電池所無法比擬的優點，甚至于電池在使用30年以上仍可保持90%以上的初始性能，非常讓人人期待。據相關機構預測，全球固態鋰電池的需求量在2020年、2025年、2030年分別有望達到1.7GWh、44.2GWh、494.9GWh，2030年全球固態電池市場空間有望達到1500億元以上。
不過，固態電池目前尚不具備大規模產業化的條件，想要產業化還很需要很長一段時間，畢竟動力電池和一般消費類電池相比，對一致性、裝車后的循環壽命、安全性有更高的要求，只有這些問題解決了，才能談產業化。
盡管很多廠商都對固態電池寄予很高的期待，豐田曾提出2022年進行商業化應用。但業內人士認為，固態電池的工藝路線尚不成熟，降本仍是一個漫長的過程，或2025年才能全面實現產業化。
不管未來固態電池產業如何發展，技術總是會向前發展的，時間會告訴我們答案！
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