中國儲能網(wǎng)訊：日前，有媒體報道稱，我國或?qū)⑼度爰s60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)，寧德時代、比亞迪、一汽、上汽、衛(wèi)藍新能源和吉利共6家企業(yè)有望獲得政府基礎研發(fā)支持。據(jù)多位知情人士確認，此項行業(yè)內(nèi)史無前例的項目由政府相關(guān)部委牽頭實施，鼓勵有條件的企業(yè)對全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)開展研發(fā)。該項目經(jīng)過嚴格篩選后，最后具體分為7大項目，聚焦聚合物和硫化物等不同技術(shù)路線。
這則消息恐怕并非空穴來風，固態(tài)電池已被視為新能源汽車領(lǐng)域發(fā)展的大勢所趨。國家大手筆的研發(fā)支持如果是真，圍繞新能源汽車的新一輪技術(shù)與產(chǎn)業(yè)升級將得到進一步強化。
01.產(chǎn)業(yè)鏈上下游厲兵秣馬
近一段時間以來，全固態(tài)電池的研發(fā)進展及半固態(tài)電池上車的消息層出不窮，多家新能源車企和動力電池供應商披露了相關(guān)的研發(fā)或量產(chǎn)進展。固態(tài)電池正在成為產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)爭奪的下一個制高點。
在前沿技術(shù)方面，全固態(tài)電池干法制備取得新突破。近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所固態(tài)能源系統(tǒng)技術(shù)中心研究團隊，利用熔融黏結(jié)技術(shù)干法制備出具有出色柔韌性的超薄硫化物固態(tài)電解質(zhì)膜，其力學性能、離子電導率及應力耗散特性，可有效抑制電池內(nèi)部應力不均導致的機械失效。據(jù)悉，運用該方法制備出的一體化全固態(tài)電池具有優(yōu)異的界面穩(wěn)定性、長循環(huán)性能。
與此同時，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)也正加快技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)線建設，為固態(tài)電池的量產(chǎn)做準備。
5月29日，億緯鋰能在互動平臺上表示，在固態(tài)電池領(lǐng)域已開展聚合物類固態(tài)電池的研究，目前已初步實現(xiàn)室溫下的穩(wěn)定運行，將在微型電子產(chǎn)品上實現(xiàn)應用。5月22日，天齊鋰業(yè)在互動平臺上表示，已完成下一代固態(tài)電池用硫化鋰產(chǎn)品首單銷售，并且在技術(shù)路線和成本上具備較強競爭力；目前硫化鋰產(chǎn)品已實現(xiàn)小批量對外銷售，后續(xù)將繼續(xù)拓展客戶渠道。
5月16日，國軒高科在互動平臺上表示，公司能量密度可達360Wh/kg的軟包半固態(tài)電池已具備產(chǎn)業(yè)化能力，目前正對接包括整車、低空飛行等不同領(lǐng)域的客戶。5月6日，龍蟠科技在互動平臺上表示，全資子公司三金鋰電主要從事固態(tài)電池的前驅(qū)體生產(chǎn)，目前已建成年產(chǎn)5000噸三元前驅(qū)體產(chǎn)能。5月8日，海目星在互動平臺上表示，公司參與了固態(tài)電池設備的開發(fā)，對關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝取得突破，并實現(xiàn)了國內(nèi)固態(tài)及準固態(tài)電池中試產(chǎn)線的多種設備和產(chǎn)線的交付及生產(chǎn)，其中有部分設備已實現(xiàn)480Wh/kg的電池量產(chǎn)及銷售。4月18日，贏合科技在互動平臺上表示，固態(tài)電池的發(fā)展拉動相關(guān)設備需求，公司生產(chǎn)的固態(tài)電池設備涂布機已發(fā)貨到客戶現(xiàn)場。
此外，寧德時代首席科學家吳凱在第十六屆重慶國際電池技術(shù)交流會／展覽會（CIBF2024）上稱，如果用技術(shù)和制造成熟度作為評價體系（以1～9打分），寧德時代的全固態(tài)電池研發(fā)目前處于4分的水平。他透露，寧德時代的目標是2027年達到7～8分的水平，意味著可以小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池且機會很大，但大批量生產(chǎn)仍然面臨成本等挑戰(zhàn)。
02.宣傳模糊易導致概念混淆
隨著越來越多企業(yè)加入到固態(tài)電池的研發(fā)和生產(chǎn)行列，外界關(guān)注的目光也多了起來。有人質(zhì)疑究竟是企業(yè)為吸引眼球而制造噱頭，還是技術(shù)真有了實質(zhì)性進展。對此，業(yè)內(nèi)人士普遍認為，固態(tài)電池的研發(fā)和生產(chǎn)確在加速發(fā)展。同時，隨著技術(shù)的不斷進步和成本的逐步降低，固態(tài)電池的商業(yè)化應用也越來越接近現(xiàn)實。
上海鋼聯(lián)新能源事業(yè)部分析師常柯表示，目前固態(tài)電池處于液態(tài)電池轉(zhuǎn)向半固態(tài)電池量產(chǎn)上線階段，例如海外固態(tài)電池研發(fā)進度加快，國內(nèi)上汽集團等車企紛紛表示預計“全固態(tài)電池2027年量產(chǎn)”。
4月8日，配裝“超快充固態(tài)電池1.0”的上汽智己L6正式亮相。根據(jù)智己汽車公布的信息，該款電池包的帶電量超130kWh，電池單體能量密度達368Wh，CLTC綜合續(xù)駛里程突破1000公里，可實現(xiàn)充電10分鐘行駛400公里的補能效率。
需要指出的是，智己L6所配裝的實際上是半固態(tài)電池。此前已有衛(wèi)藍新能源、清陶能源和贛鋒鋰業(yè)等企業(yè)實現(xiàn)半固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車，東風和蔚來汽車等企業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品投入市場。
固態(tài)電池以其高安全性、長壽命和高能量密度等特點備受矚目。然而，目前市場上的固態(tài)電池技術(shù)尚未完全成熟，大規(guī)模應用仍面臨一定的挑戰(zhàn)。半固態(tài)電池作為走向全固態(tài)電池的過渡階段，在一定程度上保留了液態(tài)電池的優(yōu)勢，同時也在安全性能上有所提升。
上汽清陶能源科技有限公司總經(jīng)理李崢在CIBF2024上表示，公眾對于半固態(tài)的理解有差異，行業(yè)缺乏明確標準。“清陶能源的半固態(tài)不是凝膠態(tài)。對我們來說，半固態(tài)到全固態(tài)是逐步升級，能存液體的空間越來越小，直到?jīng)]有液體，能量密度隨之越來越高。我們認為，半固態(tài)電池的發(fā)展能支撐全固態(tài)電池的發(fā)展，也是到全固態(tài)的必然發(fā)展過程。”他稱。
為何固態(tài)電池的發(fā)展背上了急功近利和炒作概念之嫌？這或許與一些宣傳上的模糊說法，造成業(yè)內(nèi)外對于全固態(tài)電池與半固態(tài)電池之間的差異混淆脫不開關(guān)系。據(jù)介紹，動力電池按照液態(tài)電解質(zhì)占電芯的比重，一般可劃分為液態(tài)（25％）、半固態(tài)（5％～10％）、準固態(tài)（0～5％）和全固態(tài)（0％）。業(yè)內(nèi)人士指出，在追求技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化進程的同時，也需要避免過度宣傳和浮躁情緒的影響，只有踏實推進技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程，才能真正推動固態(tài)電池技術(shù)的健康發(fā)展。
03.上車時間或在2027年前后
雖然存在部分質(zhì)疑聲音，但這并沒有阻擋固態(tài)電池的發(fā)展步伐，整車廠商紛紛開始公布明確的上車時間表。
5月24日，上汽集團表示，2027年配裝全固態(tài)電池的智己新車將實現(xiàn)量產(chǎn)，并正式交付用戶；后續(xù)，全固態(tài)電池能量密度有望進一步提升至500Wh/kg。廣汽集團也發(fā)布了全固態(tài)電池將于2026年量產(chǎn)裝車的消息。豐田、日產(chǎn)、本田分別計劃于2027年、2028年和2030年投放配裝全固態(tài)電池車型。三星SDI、SK On、LG新能源也發(fā)布了全固態(tài)電池的商業(yè)化計劃。
日前，東方證券發(fā)布研報稱，國內(nèi)固態(tài)電池材料體系全面優(yōu)化，產(chǎn)業(yè)鏈存在較多潛在機會。電解質(zhì)為固態(tài)電池關(guān)鍵創(chuàng)新點；正負極材料向高性能方向迭代，打開高鎳三元、硅基負極乃至鋰金屬負極的應用空間；封裝多采用軟包路線，鋁塑膜需求有望提升。由于近期固態(tài)電池利好不斷，該機構(gòu)看好產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中不斷涌現(xiàn)的階段性機會。
“目前，全固態(tài)電池處于由技術(shù)突破到工程化實現(xiàn)的發(fā)展階段。全固態(tài)電池主流技術(shù)路線尚未明確，硫化物、氧化物聚合物復合等多條技術(shù)路線共同發(fā)展?！敝袊噾?zhàn)略與政策研究中心高級研究員孫昱晗介紹說，根據(jù)調(diào)研了解，目前國內(nèi)外重點企業(yè)仍在針對全固態(tài)電池界面、析鋰等核心卡點問題開展技術(shù)攻關(guān)，部分企業(yè)建設中試線嘗試相關(guān)技術(shù)的工程化實現(xiàn)。他認為，2027年，全固態(tài)電池有望實現(xiàn)裝車應用，實現(xiàn)從“0”到“1”的突破；2030年后，經(jīng)過一代產(chǎn)品的迭代，預計可以實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈逐步打通。
車夫咨詢合伙人曹廣平認為，固態(tài)電池目前處于“技術(shù)可期、產(chǎn)業(yè)探索、商用尚早、市場呼喚”的發(fā)展階段。全固態(tài)電池由于各方面仍不太成熟，甚至技術(shù)路線也未完全確定，所以量產(chǎn)時間還很難說，但固態(tài)類的電池，尤其是半固態(tài)電池的實驗室研發(fā)已與車企對接，因此可能在2025～2030年批量生產(chǎn)。
不過，有業(yè)內(nèi)專家強調(diào)，量產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化完全是兩個概念，技術(shù)成熟就可以生產(chǎn)產(chǎn)品，但產(chǎn)業(yè)化不是一兩家企業(yè)就能實現(xiàn)的，而是整條產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)都能夠做到；只有達到一定規(guī)模，產(chǎn)品成本才有下降空間，否則以液態(tài)電池5、6倍的價格，固態(tài)電池憑什么在市場上立足？中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高也曾直言，雖然到2030年全固態(tài)電池有望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但在當下階段企業(yè)還應腳踏實地解決關(guān)鍵問題。
行業(yè)內(nèi)半固態(tài)電池紛至沓來熱潮的背后，究竟誰等不及了？是車企急于提升產(chǎn)品競爭力，還是供應鏈渴望抓住新的增長機遇？是終端市場期待更先進的電池技術(shù)，還是資本看好固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的前景？這個問題的答案恐怕并不是單一的。固態(tài)電池作為一種顛覆性的技術(shù)，其潛在的商業(yè)價值巨大。固態(tài)電池的量產(chǎn)還關(guān)系到科技主導權(quán)之爭。誰能夠真正率先量產(chǎn)，誰就會占據(jù)新的主導權(quán)。中國在動力電池上的領(lǐng)先優(yōu)勢，也需要進一步延伸到固態(tài)電池領(lǐng)域之中。
04.跨越技術(shù)與成本雙重難關(guān)
常柯表示，固態(tài)電池量產(chǎn)主要面臨三方面的挑戰(zhàn)，一是能量密度提升需要整個產(chǎn)業(yè)鏈適配，正極材料向無鈷靠攏，富鋰錳基潛力巨大，但目前難以解決電壓衰減、循環(huán)壽命低等問題，產(chǎn)業(yè)化進程受限；二是受技術(shù)制約，當前固態(tài)電池工藝尚未成熟，其發(fā)展亟需解決3個核心科學問題，即固態(tài)電解質(zhì)的離子輸運機制、鋰枝晶生長機制和多場耦合下的失效失控機制；三是受成本制約，部分材料售價昂貴，阻礙固態(tài)電池的量產(chǎn)解決方案。作為液態(tài)電池和固態(tài)電池的折中產(chǎn)品，半固態(tài)電池有望率先量產(chǎn)。固態(tài)電池比傳統(tǒng)鋰電池更容易適配鋰金屬負極和硅碳負極，但硅碳負極所需涂覆的額外電解質(zhì)導致成本高，鋰金屬負極成本雖然較低，但技術(shù)上仍存在鋰枝晶反應等難關(guān)。
“固態(tài)電池的量產(chǎn)有眾多關(guān)鍵技術(shù)難題有待解決。如固態(tài)電解質(zhì)和電極間的界面問題，以及金屬鋰負極的鋰枝晶問題，電池層級的安全管理策略等關(guān)鍵技術(shù)也不成熟。”孫昱晗表示，“工程化制備技術(shù)也有待突破，一是固態(tài)電池裝車應用需要數(shù)百兆帕的超高壓工藝，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)完全致密化以解決界面問題，相關(guān)的工藝和裝備有待開發(fā)優(yōu)化；二是固態(tài)電池需要嚴苛的工藝環(huán)境，遠高于現(xiàn)有液態(tài)電池的濕度要求，才能避免釋放劇毒硫化氫氣體；三是固態(tài)電池工藝一致性要求更高，需要強大的工程能力和制造經(jīng)驗進行支持。”
整體來看，成本和技術(shù)仍是固態(tài)電池量產(chǎn)的主要攔路虎。曹廣平認為，固態(tài)類電池發(fā)展總體樂觀，因為多條技術(shù)方向上有可能競爭出1～2條比較好的產(chǎn)品路線。目前難點主要是集中在界面阻抗、穩(wěn)定性、壽命、工藝以及成本上，且這些要素之間相互影響。因此，在相互作用以及共同發(fā)展過程中，行業(yè)還必須經(jīng)過多輪實驗室測試、小試、中試等來回反復的階段，不同的技術(shù)路線會展現(xiàn)不同的特點。
“固態(tài)電池是下一代動力電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)競爭的戰(zhàn)略制高點。固態(tài)電池在比能量、安全性、溫度適應性等方面較傳統(tǒng)液態(tài)電池具有革命性優(yōu)勢，可支撐新能源汽車滿足全場景、全氣候、高安全的使用需求，是企業(yè)在下一代動力電池競爭中取得優(yōu)勢的實現(xiàn)路徑，也是鞏固擴大我國智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢的重要抓手?！睂O昱晗表示，除新能源汽車外，固態(tài)電池在航空航天、國防軍工等戰(zhàn)略性領(lǐng)域同樣具有廣闊的應用前景。因此，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義，需要產(chǎn)業(yè)各方協(xié)同推動發(fā)展。
05.尋求突破也要用好現(xiàn)有資源
歐陽明高表示，全固態(tài)電池是公認的下一代電池首選方案之一，被列入中國、美國、歐盟、日韓等主要國家的發(fā)展戰(zhàn)略，也成為下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點。但他同時提醒，半固態(tài)電池正在試裝車，良品率、電池成本、充電倍率、循環(huán)壽命這些問題還需要解決。從全行業(yè)看，中國既要發(fā)展?jié)u進性的半固態(tài)技術(shù)路線，又要防范激進型全固態(tài)技術(shù)路線帶來的顛覆性風險。
對此，孫昱晗認為，全固態(tài)電池與正極材料體系兼容度高，但對負極材料、隔膜、電解液、制造裝備等現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)造成較大影響。負極材料方面，固態(tài)電池采用鋰金屬負極與固態(tài)電解質(zhì)匹配，能充分體現(xiàn)全固態(tài)電池高能量密度的特點，未來金屬鋰有望成為全固態(tài)電池的主流負極材料，對現(xiàn)有石墨等負極材料體系造成沖擊。電解液方面，氧化物、硫化物等無機固態(tài)電解質(zhì)通常采用溶劑凝膠、高溫固相、高溫燒結(jié)等方法制備，不再需要傳統(tǒng)電解液的溶質(zhì)和溶劑，將完全取代當前電解液體系，對產(chǎn)業(yè)帶來顛覆性變革。隔膜方面，全固態(tài)電解質(zhì)體系下，可能會逐步取消使用現(xiàn)有液態(tài)電池體系下的隔膜，對現(xiàn)有鋰電隔膜產(chǎn)業(yè)影響較大。生產(chǎn)制造裝備方面，注液機等個別設備會被完全取消，需要增配與固態(tài)電解質(zhì)成膜、等靜壓、干法電極等工藝相匹配的設備，對生產(chǎn)制造裝備升級提出較大的挑戰(zhàn)。
在業(yè)內(nèi)專家看來，以應用為本，高性能鋰電池的發(fā)展之路應多維并進，除對固態(tài)電池這一前沿技術(shù)開展探索外，同樣不能忽視在液態(tài)電池領(lǐng)域的深厚積淀和顯著優(yōu)勢。這些優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在技術(shù)研發(fā)的成熟度上，還展現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)鏈完善、成本控制及市場應用廣泛等多個方面。
液態(tài)電池仍有一定的提升潛力和廣闊的發(fā)展空間。隨著新材料、新工藝的不斷涌現(xiàn)，中國動力電池產(chǎn)業(yè)鏈有望進一步提升鋰電池的能量密度，提升新能源汽車的續(xù)駛里程和安全性能。在充電速度方面，通過優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)、提升充電效率等技術(shù)手段，可進一步縮短充電時間，提高用戶體驗。因此，在推動高性能鋰電池發(fā)展的過程中，我國應充分利用現(xiàn)有優(yōu)勢，延續(xù)在非固態(tài)電池領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，并不斷挖掘和拓展新的技術(shù)方向和應用場景。
