中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“（全）固態(tài)電池（可能）將是一個(gè)‘炸雷’，一旦（量產(chǎn)）出來(lái)，我們當(dāng)前很多產(chǎn)能馬上就會(huì)成為巨大的‘包袱’?！苯衲?月初，在電池中國(guó)網(wǎng)舉辦的Li+學(xué)社活動(dòng)上，欣旺達(dá)副總裁梁銳如是說(shuō)。
梁銳還表示，“目前我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)在全球已形成自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但日、韓企業(yè)一直緊追不舍。最近大家都明顯感覺(jué)到（全）固態(tài)電池可能將是我們所要面對(duì)的一個(gè)‘危機(jī)’。如果我們能實(shí)現(xiàn)突破，就能保持新能源產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，在全球繼續(xù)掌握發(fā)言權(quán)。相反，如果（全）固態(tài)電池被其他國(guó)家企業(yè)‘彎道超車(chē)’，我們則可能會(huì)失去部分新能源市場(chǎng)。”
實(shí)際上，固態(tài)電池（含半固態(tài)、凝聚態(tài)、凝膠態(tài)、全固態(tài)等電池類(lèi)型）技術(shù)路線的發(fā)展一直飽受爭(zhēng)議。雖然憑借高能量密度和安全性等多重優(yōu)勢(shì)，全固態(tài)電池被視為動(dòng)力電池未來(lái)的終極形態(tài)，但研發(fā)面臨一系列科學(xué)難題，導(dǎo)致業(yè)界對(duì)全固態(tài)電池的質(zhì)疑之聲不絕于耳。
其中，“全固態(tài)電池將如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”“何時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”等問(wèn)題成為業(yè)界討論的焦點(diǎn)。
近日，中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高表示，全固態(tài)電池是下一代電池技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵制高點(diǎn)，相較液態(tài)電池具備顛覆性的技術(shù)潛力。從全行業(yè)看，中國(guó)既要發(fā)展?jié)u近性的半固態(tài)技術(shù)路線，也要防范激進(jìn)型全固態(tài)技術(shù)路線帶來(lái)的顛覆性風(fēng)險(xiǎn)。
同時(shí)，據(jù)歐陽(yáng)明高預(yù)判，全固態(tài)電池到2030年將有望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
值得注意的是，不管是質(zhì)疑，還是肯定，固態(tài)電池已經(jīng)成為全球頭部企業(yè)下“重注”的賽道，卡位布局成為很多企業(yè)的選擇。進(jìn)入2024年以來(lái)，全球固態(tài)電池領(lǐng)域更是動(dòng)作頻頻，引起業(yè)界高度關(guān)注。
全球固態(tài)電池研發(fā)“攻勢(shì)”
2024年1月2日，日本電池企業(yè)麥克賽爾（Maxell）宣布，其已經(jīng)成功研發(fā)出一種新型圓柱形全固態(tài)電池（非動(dòng)力型）。
1月4日，大眾集團(tuán)旗下電池子公司 PowerCo宣布已完成對(duì)QuantumScape固態(tài)電池的耐久性測(cè)試，并表示它未來(lái)可以為電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力，而且在車(chē)輛行駛50萬(wàn)公里后，電池續(xù)航幾乎沒(méi)有衰減。
另?yè)?jù)市場(chǎng)消息，大眾集團(tuán)還在與法國(guó)博洛雷集團(tuán)（Bollore）旗下子公司Blue Solutions討論，將固態(tài)電池應(yīng)用于汽車(chē)的相關(guān)事宜。據(jù)悉，Blue Solutions已經(jīng)為戴姆勒的電動(dòng)巴士生產(chǎn)固態(tài)電池。
1月16日，美國(guó)全固態(tài)電池企業(yè)Solid Power宣布，其與韓國(guó)企業(yè)SK On達(dá)成三項(xiàng)合作協(xié)議：研發(fā)許可、產(chǎn)線安裝和電解質(zhì)供應(yīng)。Solid Power表示，除了授權(quán)技術(shù)研發(fā)，為SK On位于韓國(guó)的工廠安裝固態(tài)生產(chǎn)線，Solid Power還將成為SK On重要的硫化物固態(tài)電解質(zhì)供應(yīng)商。
據(jù)觀察，當(dāng)前在固態(tài)電池技術(shù)路線的選擇上，國(guó)外企業(yè)以全固態(tài)電池為主，國(guó)內(nèi)企業(yè)是以固液混合電池、全固態(tài)電池路線并行。目前，國(guó)內(nèi)部分車(chē)企固態(tài)電池應(yīng)用進(jìn)展如下：
資料顯示，國(guó)內(nèi)的上汽、蔚來(lái)有望在2024年量產(chǎn)搭載半固態(tài)電池包的車(chē)型，長(zhǎng)安、廣汽等也計(jì)劃在2025-2026年推出各自的半固態(tài)電池車(chē)型；而海外的豐田、本田、現(xiàn)代、奔馳等車(chē)企則布局全固態(tài)電池，多計(jì)劃將于2025-2030年量產(chǎn)相關(guān)車(chē)型。
全球范圍內(nèi)，除了車(chē)企布局以外，包括寧德時(shí)代、億緯鋰能、衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)、蜂巢能源、國(guó)軒高科、孚能科技、LG 新能源、SK On等頭部電池企業(yè)，都在進(jìn)行固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化落地。
國(guó)內(nèi)企業(yè)中，億緯鋰能、蜂巢能源等企業(yè)在全固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)度上領(lǐng)先；孚能科技、清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源、贛鋒鋰業(yè)半固態(tài)電池產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)裝車(chē)；多家廠商半固態(tài)電池產(chǎn)品具備量產(chǎn)能力。
2023年8月，清陶能源完成與上汽聯(lián)合開(kāi)發(fā)的第一代半固態(tài)電池裝車(chē)試驗(yàn)，測(cè)試車(chē)輛最大續(xù)航里程達(dá)到1083公里，將于今年在上汽智己汽車(chē)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。其計(jì)劃在2027年實(shí)現(xiàn)第三代全固態(tài)電池量產(chǎn)。
孚能科技2023年11月宣布，搭載其半固態(tài)電池的遠(yuǎn)航Y(jié)6正式下線，后者為大運(yùn)集團(tuán)旗下豪華新能源車(chē)型。孚能科技表示，其半固態(tài)電池已在多款品牌車(chē)型落地。
2023年12月，蜂巢能源推出方形半固態(tài)電池，即二代果凍電池新品。蜂巢能源還透露，正在就二代果凍電池新品洽談一項(xiàng)百億級(jí)的合作。
近日，欣旺達(dá)在投資者互動(dòng)平臺(tái)也表示，自2020年開(kāi)始在固態(tài)電池材料、電極和電芯結(jié)構(gòu)，以及界面改性等方面布局相關(guān)專(zhuān)利，目前其已擁有固態(tài)電池相關(guān)核心專(zhuān)利十余件。同時(shí)，其固態(tài)電池產(chǎn)品處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，后續(xù)將根據(jù)客戶需求進(jìn)行配套量產(chǎn)。
不過(guò)，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化落地并非易事。業(yè)界人士分析指出，“半固態(tài)是將電解液含量從1逐漸減少趨于0，但全固態(tài)電池完全去除電解液，整個(gè)體系就變了，要完全解決固-固（固態(tài)電極與固態(tài)電解質(zhì)）界面等各種問(wèn)題?！?
事實(shí)上，自2008年就開(kāi)始研發(fā)全固態(tài)電池的豐田，就將其全固態(tài)電池預(yù)計(jì)量產(chǎn)時(shí)間從原來(lái)的2027年推遲到了2030年以后，這也佐證了全固態(tài)電池研發(fā)難度之大，不容小覷。
固態(tài)電池需求將顛覆傳統(tǒng)鋰電上游格局
市場(chǎng)方面，據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，2023年國(guó)內(nèi)半固態(tài)電池出貨量達(dá)GWh級(jí)別。國(guó)信證券預(yù)計(jì)，2024年全球固態(tài)電池（含半固態(tài)電池）需求量或達(dá)2.3GWh，市場(chǎng)空間約19.5億元。到2030年，全球固態(tài)電池需求量有望達(dá)到220GWh，2024-2030年均復(fù)合增速或達(dá)114%；市場(chǎng)空間有望達(dá)到1162.3億元，2024-2030年均復(fù)合增速約98%。
在電池中國(guó)看來(lái)，固態(tài)電池遠(yuǎn)期具有高市場(chǎng)需求，而研發(fā)固態(tài)電池，尤其是全固態(tài)電池，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，不僅需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游深度協(xié)作，而且將對(duì)上下游帶來(lái)顛覆性的挑戰(zhàn)和機(jī)遇：
一是電解質(zhì)領(lǐng)域，硫化物、聚合物、氧化物、鹵化物等多技術(shù)路線并行，目前布局硫化物路線的企業(yè)較多。各技術(shù)路線的研發(fā)和驗(yàn)證過(guò)程中，在固-固界面接觸、界面反應(yīng)機(jī)制與穩(wěn)定性、電導(dǎo)率、制作工藝等方面，都面臨大量技術(shù)難點(diǎn)，甚至需要與正極材料等進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)和驗(yàn)證。
二是正極領(lǐng)域，目前，硫化物全固態(tài)電池用高鎳三元正極材料等關(guān)鍵材料成為正極材料企業(yè)研發(fā)重點(diǎn)，當(dāng)升科技、容百科技等頭部企業(yè)均已布局。未來(lái)，將從高鎳三元，向高電壓高鎳三元、超高鎳三元，再向尖晶石鎳錳酸鋰、層狀富鋰基等新型正極材料升級(jí)。
三是負(fù)極領(lǐng)域，能量密度更高的硅基負(fù)極，是現(xiàn)階段較具潛力的新型負(fù)極材料，杉杉科技、貝特瑞、翔豐華等頭部企業(yè)均已布局，部分企業(yè)樣品已處于客戶測(cè)試階段。而未來(lái)，全固態(tài)電池負(fù)極則可能向金屬鋰方向迭代。
四是隔膜領(lǐng)域，雖然半固態(tài)電池仍需要從傳統(tǒng)隔膜向氧化物涂覆隔膜升級(jí)，但未來(lái)全固態(tài)電池時(shí)代，固-固界面影響下，隔膜將逐漸消失。
五是設(shè)備領(lǐng)域，隨著固態(tài)電池材料和電芯技術(shù)、工藝的革新，也將對(duì)制造設(shè)備產(chǎn)生翻天覆地的變化，創(chuàng)新涂覆、疊片方式等勢(shì)必需要研發(fā)新型設(shè)備。
六是下游領(lǐng)域，拓寬固態(tài)電池應(yīng)用場(chǎng)景，將更有利于加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。如寧德時(shí)代凝聚態(tài)電池將率先應(yīng)用于飛行器等領(lǐng)域。
當(dāng)前，各國(guó)均處于固態(tài)電池技術(shù)和量產(chǎn)的闖關(guān)階段，我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的優(yōu)勢(shì)在于擁有全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)以及頭部企業(yè)，不過(guò)仍需持續(xù)提升關(guān)鍵材料等產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)和支持能力，從而打好汽車(chē)強(qiáng)國(guó)、保持全球領(lǐng)先地位的關(guān)鍵一戰(zhàn)。
