中國儲能網(wǎng)訊：與鋰電行業(yè)步入冷卻期不同，今年以來固態(tài)電池?zé)岫瘸掷m(xù)攀升。行業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)高工鋰電發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，1—7月，固態(tài)電池新增產(chǎn)能已超142GWh，共涉及投資總金額超644億元。
得益于優(yōu)異性能，固態(tài)電池已成為各大電池企業(yè)、資本市場關(guān)注的焦點。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，隨著越來越多商家競逐固態(tài)電池賽道，將推動固態(tài)電池技術(shù)精進(jìn)與工藝優(yōu)化，從而加速其商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。
■紛紛押注
7月18日，四川首個固態(tài)電池創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園項目在宜賓市啟動，總投資額高達(dá)95億元。目前正在推進(jìn)的項目一期主要建設(shè)4GWh高安全電池生產(chǎn)線、30MWh全固態(tài)電池小試線。
事實上，目前包括寧德時代、欣旺達(dá)、國軒高科、清陶能源、中創(chuàng)新航、蜂巢能源、億緯鋰能、比克電池在內(nèi)的多家國內(nèi)電池廠商都已公布各自固態(tài)電池產(chǎn)品相關(guān)規(guī)劃。
寧德時代近日表示，公司在全固態(tài)電池上持續(xù)加大投入，2027年有望實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。6月13日，欣旺達(dá)表示，固態(tài)電池公司從2015年就已經(jīng)開始研發(fā)布局，規(guī)劃了第一代400Wh/kg和第二代500Wh/kg全固態(tài)電池。其中，第一代全固態(tài)電池最新安時級樣品可實現(xiàn)大于1000周穩(wěn)定循環(huán)；第二代實驗室樣品已達(dá)到500Wh/kg能量密度目標(biāo)。5月，國軒高科發(fā)布采用全固態(tài)電池技術(shù)的金石電池，電芯能量密度達(dá)350Wh/kg，比傳統(tǒng)的液態(tài)三元鋰電池提升40%以上。
固態(tài)電池領(lǐng)域也不乏跨界者。富士康近日發(fā)布消息，將在鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實驗區(qū)重點布局固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)，打造固態(tài)電解質(zhì)、半固態(tài)及全固態(tài)電芯研發(fā)和生產(chǎn)制造項目。
此外，LG新能源、三星SDI等日韓電池廠商布局固態(tài)電池領(lǐng)域更早且持續(xù)發(fā)力。今年3月，三星SDI首次公開其高性能固態(tài)電池量產(chǎn)規(guī)劃，計劃在2027年實現(xiàn)量產(chǎn)，將采用專有固態(tài)電解質(zhì)和無正極技術(shù)，能量密度達(dá)900Wh/L。LG新能源則計劃2028年推出聚合物固態(tài)電池和硫化物固態(tài)電池，2030年推出性能更高的硫化物固態(tài)電池。
■多難題待解
整體看來，相較于液態(tài)電池，固態(tài)電池具備安全性高、能量密度大等諸多優(yōu)勢，符合下一代電池技術(shù)發(fā)展需求，因此成為各國競相研發(fā)的重點。
不過，雖然固態(tài)電池?zé)岫仍絹碓礁?，但電池企業(yè)、車企對于固態(tài)電池的量產(chǎn)時間表普遍集中在2027年前后。在業(yè)內(nèi)人士看來，固態(tài)電池短期內(nèi)無法實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的原因，是受到材料界面、工藝等多方面技術(shù)限制。
電解質(zhì)為固態(tài)電池的核心，目前3條主流固態(tài)電池電解質(zhì)體系為氧化物、硫化物和聚合物，三者在電導(dǎo)率、穩(wěn)定性等方面各具優(yōu)劣。據(jù)了解，三星SDI、寧德時代等偏愛硫化物電解質(zhì)體系，衛(wèi)藍(lán)新能源等部分國內(nèi)企業(yè)則選擇聚合物+氧化物復(fù)合路線。
整體看來，相較于當(dāng)前主流的液態(tài)電池，固態(tài)電池由于采用固態(tài)電解質(zhì)，導(dǎo)致離子電導(dǎo)率低，使電池充放電速度較慢和容量衰減較快，且相較于固—液接觸，固—固界面接觸性和穩(wěn)定性更差。
“電解質(zhì)和活性物質(zhì)之間的界面穩(wěn)定性有待提升。此外，例如硫化物電解質(zhì)對氣體敏感度較高，同時成本也較高。聚合物體系易于加工、機(jī)械性能好，但導(dǎo)電率又相對較差。”一位從業(yè)者對《中國能源報》記者說。
按液態(tài)電解質(zhì)占電芯的比重不同，固態(tài)電池可分為半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)3大類。其中，半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)電池內(nèi)部含有少量電解液，被視為是液態(tài)電池到全固態(tài)電池的過渡路線，目前我國多數(shù)企業(yè)均將半固態(tài)電池作為研發(fā)固態(tài)電池的第一步?！鞍牍虘B(tài)電池含有少量電解液，基本上介于現(xiàn)有液態(tài)電池和全固態(tài)電池之間，其優(yōu)勢在于解決了全固態(tài)電池界面阻抗較大的問題，且價格相對較低，也更容易量產(chǎn)應(yīng)用。”業(yè)內(nèi)人士指出。
■加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同合作
目前來看，固態(tài)電池市場前景廣闊，已成為各國必爭之地。值得注意的是，當(dāng)前日本和歐美在全固態(tài)電池方面正加大研發(fā)力度，意圖改變在液態(tài)鋰電池方面落后于中國的現(xiàn)狀。
“目前固態(tài)電池尚未大規(guī)模商業(yè)化，同時當(dāng)前主流液態(tài)鋰電池也在發(fā)展。中外固態(tài)電池尚無確定主流技術(shù)路線，我國企業(yè)發(fā)展固態(tài)電池首先要突破技術(shù)瓶頸。”上述從業(yè)者建議，我國企業(yè)要進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同合作，加強(qiáng)新材料、新技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，首先突破技術(shù)瓶頸，以實現(xiàn)技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)鏈布局、應(yīng)用場景、成本降低等多方面取得進(jìn)一步突破。同時，更要加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科研究與專利布局。
同時，較高的成本也是制約固態(tài)電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的一大瓶頸。中信證券的研報指出，當(dāng)前氧化物半固態(tài)電池、硫化物半固態(tài)電池總成本分別約為0.76元/Wh、0.86元/Wh，顯著高于液態(tài)鋰離子電池，未來需要通過研發(fā)投入和規(guī)模效應(yīng)來實現(xiàn)持續(xù)降本。
值得一提的是，針對固態(tài)電池較高的成本，近日中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)開發(fā)了一種用于全固態(tài)電池的新型硫化物固態(tài)電解質(zhì)，其原材料成本僅14.42美元每公斤，不到其他硫化物固態(tài)電解質(zhì)原材料成本的8%。
中信建投的研報指出，固態(tài)電池若能發(fā)揮并強(qiáng)化安全性的優(yōu)勢，力爭占據(jù)能量密度優(yōu)勢，將倍率、循環(huán)壽命和工藝性進(jìn)一步優(yōu)化，則可鞏固其優(yōu)勢場景下的核心潛在客戶；如果性能和成本有所突破，那么其市場空間會擴(kuò)大，并成為鋰電池的關(guān)鍵技術(shù)路線，至2025年，全球各類固態(tài)電池市場或達(dá)千億元規(guī)模。
