中國儲能網(wǎng)訊：3月14日，韓國電池制造商三星SDI宣布其全固態(tài)電池試驗線破土動工，并計劃向該試產(chǎn)線引進純電池電極板、固體電解質(zhì)加工設(shè)備和電池組裝設(shè)備。據(jù)稱，這是業(yè)界第一條全固態(tài)電池試點生產(chǎn)線。據(jù)悉，三星SDI正在開發(fā)一種以硫化物為基礎(chǔ)電解質(zhì)的固態(tài)電池，目前已獲得相關(guān)專利并進入技術(shù)驗證階段。
同一天，浦項集團也宣布在韓國慶尚南道梁山市建設(shè)一座新的固態(tài)電池生產(chǎn)廠。浦項制鐵在一份聲明中表示，從2022年下半年開始，新工廠將每年生產(chǎn)24噸固體電解質(zhì)，因為固態(tài)電池市場預(yù)計將從2030年開始成熟。
固態(tài)電池，即采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，被稱為未來鋰電池的發(fā)展方向。固態(tài)電池擁有不可取代的優(yōu)勢，其一是固態(tài)電解質(zhì)具有不易燃、無腐蝕、無揮發(fā)等特性，因此無論在性能還是安全性方面都優(yōu)于液態(tài)電池；其二是能量密度更高，理論上固態(tài)電池的能量密度可以達到400~500Wh/kg，進而提升電動車輛的續(xù)航力；其三是用固態(tài)電解質(zhì)取代正負極之間的隔膜電解液，使得電池更薄、體積更小，因此全固態(tài)電池技術(shù)也是電池小型化、薄膜化的必經(jīng)之路。
據(jù)了解，根據(jù)電解質(zhì)的種類，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰電池、固液混合鋰電池和全固態(tài)鋰電池三類。但值得注意的是，“固態(tài)電池” 和 “全固態(tài)電池” 是兩個不同的概念。它們最主要的區(qū)別是電池內(nèi)部液體電解質(zhì)與固體電解質(zhì)的比例不同。比如固液混合鋰電池內(nèi)含有一定量的液體電解質(zhì)，而全固態(tài)鋰電池內(nèi)沒有液體電解質(zhì)，全部都是固態(tài)電解質(zhì)。
根據(jù)電解質(zhì)的不同，目前固態(tài)電池主要有三大技術(shù)路線：聚合物、硫化物和氧化物。其中，聚合物電解質(zhì)屬于有機電解質(zhì)，而后兩者屬于無機電解質(zhì)。整體來看，日韓企業(yè)多采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線，中國企業(yè)以氧化物路線為主，歐美企業(yè)則在三種路線的選擇上更為均衡，如寶馬和福特投資的Solid Power主要研發(fā)基于硫化物的全固態(tài)電池，大眾投資的QuantumScape固態(tài)電池走的是氧化物路線。
現(xiàn)階段，固態(tài)電池在技術(shù)指標上領(lǐng)先于三元鋰電池。同時，固態(tài)電池技術(shù)被認為將大幅縮減電動汽車的成本。有研究機構(gòu)認為，量產(chǎn)固態(tài)電池的成本僅為目前鋰離子電池的40%。電池是電動車最大的成本所在，固態(tài)電池也因此成為下一代車用動力電池的重點研究方向，各大巨頭企業(yè)更是紛紛爭相進行布局。
國外市場方面，現(xiàn)代、豐田、本田、寶馬、LG新能源、SK Innovation等都在進行固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)，并給出了具體的時間規(guī)劃。例如，現(xiàn)代計劃在2025年試生產(chǎn)配備固態(tài)電池的電動車，2027年部分批量生產(chǎn)，在2030年左右實現(xiàn)全面批量生產(chǎn)；豐田計劃在2025年與松下合作推出一款使用固態(tài)電池的限量發(fā)售的電動汽車；寶馬計劃在2022年采購測試用電池，2025年前推出搭載固態(tài)電池的原型車，并在2025年之前開始對配備全固態(tài)電池的車輛進行路測，在2030年前實現(xiàn)量產(chǎn)；LG新能源預(yù)計于2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)；SK Innovation計劃于2025年前在固態(tài)電池中使用鎳鈷錳陰極和硅或石墨陽極；2022年3月，全球電池交換生態(tài)系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者Gogoro宣布與輝能科技攜手合作，共同研發(fā)打造全球第一顆電池交換式電動機車固態(tài)電池原型。
國內(nèi)企業(yè)也不甘落后，正在迎頭趕上。2021年1月，蔚來發(fā)布了150kW·h固態(tài)電池包，可實現(xiàn)360Wh/kg的能量密度，并定于2022年第四季度對外交付；2021年5月，寧德時代表示已經(jīng)可以做出固態(tài)電池樣品，并曾在1月公開了兩份關(guān)于固態(tài)電池的專利，分別為“一種固態(tài)電解質(zhì)的制備方法”以及“一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)片及其制備方法”，同時聲稱固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程在逐漸加快。
據(jù)統(tǒng)計，在國內(nèi)企業(yè)固態(tài)電池專利數(shù)量方面，比亞迪居首；據(jù)悉，國軒高科已開發(fā)出能量密度大于360Wh/kg的固態(tài)電池產(chǎn)品，已獲車企認可和項目定點；北汽藍谷表示目前完成了第二代固態(tài)電芯的開發(fā)，電池系統(tǒng)臺架測試驗證及整車搭載驗證；2021年2月，奇瑞汽車與安瓦新能源能量密度300~340WH/KG的半固態(tài)動力電池產(chǎn)業(yè)化項目簽約落地；2022年1月，孚能科技聲稱公司第一代半固態(tài)電池（能量密度330Wh/kg）送樣給整車廠獲得了良好反饋；
2022年1月，據(jù)贛鋒鋰電官方披露，首批搭載贛鋒固態(tài)電池的50輛東風E70電動車正式交付完成。據(jù)悉，目前贛鋒鋰業(yè)第一代混合固液電解質(zhì)電池產(chǎn)品能量密度可達235~280Wh/kg；第二代固態(tài)鋰電池基于高鎳三元正極、含金屬鋰負極材料，產(chǎn)品能量密度已超過359Wh/kg，循環(huán)壽命接近400次。
輝能科技成功開發(fā)了全球第一款固態(tài)鋰陶瓷電池，且在2013年就已實現(xiàn)了固態(tài)鋰電池的商業(yè)化量產(chǎn)，目前已擁有近500項固態(tài)電池專利。2020年7月，輝能科技宣布投資380億的大陸區(qū)總部及全球產(chǎn)業(yè)基地項目落地杭州，建設(shè)內(nèi)容包括2GW·h、5GW·h固態(tài)鋰陶瓷電池芯產(chǎn)業(yè)化項目，并計劃到2026年實現(xiàn)50GW·h的產(chǎn)能。
2022年2月，清陶能源總投資50億的固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化項目在昆山破土動工，產(chǎn)能規(guī)劃10GW·h。據(jù)悉，清陶能源在2018年就建成了國內(nèi)首條固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線。目前，該公司開發(fā)的固態(tài)電池續(xù)航里程可達1000公里，同時支持快充模式，充電15分鐘可實現(xiàn)600公里的續(xù)航里程。此外，長城汽車旗下的蜂巢能源正聯(lián)手中科院建設(shè)固態(tài)電池技術(shù)研究中心，計劃2025年在量產(chǎn)車上應(yīng)用能量密度達350~500Wh/kg的固態(tài)電池。
與此同時，資本方也看好固態(tài)電池，紛紛對相關(guān)企業(yè)進行投資。近日，欣旺達等機構(gòu)對全固態(tài)鋰電池公司高能時代進行了5000萬人民幣融資，主要用于加速高能時代在全固態(tài)電池的產(chǎn)品布局、技術(shù)研發(fā)、人才引進等。此外，碧桂園創(chuàng)投獨家投資了固態(tài)鋰離子電池創(chuàng)業(yè)企業(yè)重慶太藍新能源有限公司A+輪融資。目前，太藍新能源正在重慶兩江新區(qū)建設(shè)200MW·h新一代高比能固態(tài)鋰電池自動化生產(chǎn)線，預(yù)計將于2022年9月正式建成投產(chǎn)。
據(jù)國海證券預(yù)計，2021~2030年全球固態(tài)電池出貨量將高速增長，至2030年或?qū)⑼黄?50GW·h，市場空間有望達到1500億元以上。不過，距離固態(tài)電池真正量產(chǎn)還有很長一段時間。業(yè)界普遍認為，全固態(tài)電池至少需要5~10年才有望實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，期間尤其需要要解決的是固態(tài)電解質(zhì)材料的鋰離子電導(dǎo)率偏低、鋰枝晶折斷導(dǎo)致“死鋰”情況、固-固界面接觸性和穩(wěn)定性差等問題。
