因為具備對傳統(tǒng)液態(tài)電池的顛覆性能，固態(tài)電池被認為或?qū)⒊蔀閯恿﹄姵氐慕K極解決方案。除了極高的安全性之外，能量密度也對液態(tài)電池形成碾壓之勢。300Wh/kg在液態(tài)電池那里是“天花板”，但是到了固態(tài)電池那里就變成了“地板”。
如今，超能力的固態(tài)電池量產(chǎn)裝車正在大提速。近期眾多車企和電池廠商密集發(fā)力固態(tài)電池車型和產(chǎn)品，1000公里續(xù)航里程已經(jīng)“從夢想照進現(xiàn)實”。
比如，智己L6搭載光年固態(tài)電池，電芯能量密度368Wh/kg，為行業(yè)首款量產(chǎn)上車的準900V超快充固態(tài)電池，車輛續(xù)航可以達1000公里;太藍新能源制出720Wh/kg超高能量密度體型化全固態(tài)鋰金屬電池，車輛續(xù)航超1200km;廣汽旗下昊鉑品牌發(fā)布100%固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)電池，能量密度400Wh/Kg以上，計劃2026年首先搭載于昊鉑車型。
實際上，在此之前已經(jīng)有東風(fēng)嵐圖、賽力斯等相關(guān)車型搭載半固態(tài)電池。蔚來汽車也表示，其搭載150kWh半固態(tài)電池包車型預(yù)計將在2024年實現(xiàn)量產(chǎn)，能量密度為360Wh/kg。長安汽車則計劃在明后年推出半固態(tài)電池車型。另外，寶馬、豐田、日產(chǎn)、大眾、現(xiàn)代、本田等海外車企，計劃于2025至2030年實現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)裝車。
值得注意的是，目前已經(jīng)裝車和宣布將裝車的固態(tài)電池大多都是半固態(tài)電池，是作為全固態(tài)電池的一種過渡路線，率先實現(xiàn)裝車應(yīng)用進入產(chǎn)業(yè)化階段。中國科學(xué)院院士歐陽明高指出，全固態(tài)電池2030年左右有望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。全固態(tài)電池下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點，有可能會帶來顛覆性的風(fēng)險。
01
高性能材料加速導(dǎo)入
“固態(tài)電池優(yōu)勢在于高安全性和高能量密度，可完全消除電解液腐蝕和泄漏的安全隱患，使用壽命更長。固態(tài)電池發(fā)展一步一階：先半固后全固，逐級突破。”國金證券分析認為，固/液混合型電池率先投入市場，待應(yīng)用于市場某一細分領(lǐng)域，提升循環(huán)性能、安全性等性能后，可逐步拓展至新能源汽車、規(guī)模儲能等應(yīng)用場景。
就目前來看，已經(jīng)宣布裝車的固態(tài)電池，大多采用了高鎳、富鋰錳基、硅基正負極等材料。據(jù)了解，智己L6搭載的第一代光年固態(tài)電池，正極采用納米尺度固態(tài)電解質(zhì)包覆超高鎳材料，負極則是新一代高比能復(fù)合硅碳材料。同時，該電池還采用“干法固態(tài)電解質(zhì)層一體成型”技術(shù)，采用耐高溫固態(tài)電解質(zhì)+五重安全防護結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以保證電池包無熱蔓延不起火。
不同于智己L6，太藍新能源則采用了高克容量、長循環(huán)富鋰錳基材料作為正極，負極則選用了復(fù)合鋰金屬基材料，這種材料具有超寬、超薄的特點，同時兼具高循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率性能。此外，為了解決固-固界面阻抗問題，太藍新能源還研發(fā)了高性能氧化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)。
宣稱是“全固態(tài)電池”的廣汽埃安昊鉑，則采用了高面容量固態(tài)正極技術(shù)和第三代海綿硅負極。同時采用100% 固態(tài)電解質(zhì)，具備超高能量密度、超強本征安全、超寬使用溫域等特點，并已經(jīng)“從實驗室走向量產(chǎn)應(yīng)用”。據(jù)了解，蔚來汽車固態(tài)電池采用固液混合電解質(zhì)，硅碳復(fù)合負極材料和超高鎳正極材料。
電池中國還注意到，在電池廠商方面，力神電池開發(fā)完成全新一代能量密度達402Wh/kg的半固態(tài)電池，采用界面新型納米材料鉚接正極技術(shù)和低膨脹致密化硅基負極技術(shù);蜂巢能源的方形半固態(tài)二代果凍電池,采用了二代果凍電解質(zhì)技術(shù)和一體化復(fù)合正極技術(shù);億緯鋰能基于鹵化物電解質(zhì)制備的全固態(tài)薄膜軟包電池，可實現(xiàn)500Wh/Kg的能量密度。
02
掌握顛覆性的技術(shù)
隨著全球眾多企業(yè)加速推進固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，未來固態(tài)電池市場將非常可觀。業(yè)內(nèi)機構(gòu)預(yù)測，2025年和2030年全球固態(tài)電池需求量將分別達到44.2GWh和494.9GWh;到2030年市場空間有望超過1500億元。
在材料體系方面，中信證券判斷，預(yù)計正極材料將從高鎳三元過渡至富鋰錳基，負極將從硅碳負極過渡至金屬鋰。隨著產(chǎn)業(yè)鏈降本和產(chǎn)業(yè)化程度提升，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)將充分受益。
“公司已系統(tǒng)布局氧化物、硫化物、聚合物等主流固態(tài)鋰電正極材料及電解質(zhì)技術(shù)路線，相關(guān)固態(tài)鋰電產(chǎn)品已成功導(dǎo)入輝能、清陶、衛(wèi)藍新能源、贛鋒鋰電等固態(tài)電池客戶，并實現(xiàn)大批量銷售。”國內(nèi)某頭部材料企業(yè)表示，該公司早在2022年就與清陶能源簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，后者采購總量不低于3萬噸固態(tài)鋰電正極材料。
格林美近期在互動平臺表示，公司早在2019年就開始開發(fā)針對固態(tài)電池的前驅(qū)體材料，針對固態(tài)電解質(zhì)與正極材料固-固接觸界面的諸多技術(shù)難題，開發(fā)出3-4微米尺寸小粒徑高BET固態(tài)電池前驅(qū)體材料，目前9系某款固態(tài)電池用前驅(qū)體產(chǎn)品已實現(xiàn)小批量量產(chǎn)。
在硅基負極方面，杉杉股份表示，公司突破硅基負極材料前驅(qū)體批量化合成核心技術(shù)，已完成第二代硅氧產(chǎn)品的量產(chǎn)，正在進行第三代硅氧產(chǎn)品和新一代硅碳產(chǎn)品的研發(fā)。據(jù)了解，貝特瑞硅基負極材料以硅碳負極材料和硅氧負極材料為主，目前公司硅基負極產(chǎn)能5000噸/年。
作為固態(tài)電池關(guān)鍵材料的電解質(zhì)方面，天賜材料透露，公司半固態(tài)電解質(zhì)及氧化物與硫化物全固態(tài)電解質(zhì)均在小試到中試階段。新宙邦表示，其參股公司新源邦科技已建立全體系固態(tài)電解質(zhì)材料研發(fā)、測試及生產(chǎn)平臺，并已實現(xiàn)噸級量產(chǎn)和銷售。瑞泰新材表示，公司的雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)目前在固態(tài)鋰離子電池等新型電池中已形成批量銷售。
不過，我們也應(yīng)該正視，雖然半固態(tài)電池已經(jīng)開始實現(xiàn)量產(chǎn)裝車，但全固態(tài)電池目前還有些行業(yè)核心問題亟待解決。比如，離子電導(dǎo)率問題、固固界面問題和循環(huán)性能問題等，現(xiàn)階段成本高昂也阻礙其走向大規(guī)模應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)同仁仍需多多努力。
只有真正掌握顛覆性的技術(shù)，才不會被顛覆性技術(shù)所顛覆。
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