中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：要想將動(dòng)力電池能量密度和安全提升一個(gè)量級(jí)，固態(tài)電池就是必然要攻克下的一個(gè)關(guān)鍵“山頭”。
瞄準(zhǔn)于此，國際車企已經(jīng)開始在緊鑼密鼓的布局，以豐田、日產(chǎn)雷諾、通用等車企都在主導(dǎo)加緊固態(tài)電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化布局，而三星SDI、SKI、LG化學(xué)、麻省固能、Quantum Scape等電池企業(yè)在固態(tài)電池領(lǐng)域不斷取得新突破。
國內(nèi)方面，包括輝能科技、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源、萬向一二三、衛(wèi)藍(lán)新能源等中國企業(yè)，都在建設(shè)固態(tài)電池產(chǎn)線甚至部分已投產(chǎn)。
而2020年，作為鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化第30個(gè)年頭，意味著電池技術(shù)即將進(jìn)入一個(gè)新的變革周期，一場面向2025年后的下一代動(dòng)力電池卡位戰(zhàn)已經(jīng)悄然開啟。
高工鋰電獲悉，2020年以來，以輝能、輝能、衛(wèi)藍(lán)、SES、三星SDI、Solid Power等國內(nèi)外固態(tài)電池企業(yè)不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，并在產(chǎn)能規(guī)劃、裝車配套及融資等多領(lǐng)域加速布局，提前搶占固態(tài)電池市場高地。
在電池技術(shù)上，美國麻省固能（SES）解決了鋰金屬電池的循環(huán)和快充問題，其400wh/kg、1000wh/L以上的鋰金屬電芯能夠通過針刺，高溫等安全測試，循環(huán)500次以上；而衛(wèi)藍(lán)完成300Wh/kg以上高鎳三元正極的混合固態(tài)電池設(shè)計(jì)開發(fā)，成功通過針刺、擠壓、過充、短路等濫用試驗(yàn)，循環(huán)壽命達(dá)到1200次以上等。
在融資環(huán)節(jié)，包括輝能、清陶能源、衛(wèi)藍(lán)、Solid Power、Quantum Scape等國內(nèi)外固態(tài)電池企業(yè)獲得資本認(rèn)可，拿下大筆融資，為推進(jìn)固態(tài)電池量產(chǎn)及技術(shù)研發(fā)備足“糧草”，其中大眾投資的Quantum Scape規(guī)劃上市。
在產(chǎn)能規(guī)劃上，輝能規(guī)劃杭州投資380億元建設(shè)大陸區(qū)總部及全球產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目，包括建設(shè)2GWh、5GWh固態(tài)鋰陶瓷電池芯產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目；而清陶能源年產(chǎn)1GWh固態(tài)動(dòng)力鋰電池也在今年7月投產(chǎn)。此外，星盈、衛(wèi)藍(lán)、SES、Solid Power等均規(guī)劃了產(chǎn)能建設(shè)路徑。
在裝車上，清陶固態(tài)電池已配套北汽EX3、哪吒U樣車測試，計(jì)劃今年生產(chǎn)500輛搭載清陶固態(tài)電池的哪吒U。而豐田也如期推出固態(tài)電池原型產(chǎn)品并在概念車上運(yùn)行，計(jì)劃2025年前量產(chǎn)固態(tài)電池。
值得一提的是，固態(tài)電池領(lǐng)域迎來“新兵”加入，富士康母公司鴻海精密宣布入局，與寧德時(shí)代、SES在動(dòng)力電池領(lǐng)域達(dá)成合作，計(jì)劃2024年推出固態(tài)電池。
以下是高工鋰電梳理的輝能、衛(wèi)藍(lán)、星盈、清陶、贛鋒、SES、三星SDI、Solid Power、Quantum Scape等11家主流固態(tài)電池領(lǐng)域的2020年動(dòng)向：
輝能科技
國內(nèi)固態(tài)電池走的較快的輝能科技，其鋰金屬固態(tài)電池的原型電池已經(jīng)制造出來，質(zhì)量能量密度達(dá)到383Wh/kg，體積能量密度為1025Wh/L，循環(huán)可以做到500次。其固態(tài)電池已經(jīng)克服掉鋰枝晶和鋰苔的問題，負(fù)極完全采用鋰金屬。
今年7月，輝能在杭州投資380億元建設(shè)其大陸區(qū)總部及全球產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目，包括建設(shè)2GWh、5GWh固態(tài)鋰陶瓷電池芯產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，并考慮與合資建置產(chǎn)線等。同時(shí)，8月在新加坡成立子公司，形成以“新加坡運(yùn)營總部”與“中國業(yè)務(wù)運(yùn)營總部”的雙軌模式經(jīng)營。
在產(chǎn)能方面，輝能規(guī)劃2021年完成2GWh的示范線，同時(shí)推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)，2022年起通過2GWh的示范線提供幾家國營主機(jī)廠進(jìn)行第一批固態(tài)電池量產(chǎn)車的投放，力爭在2026年達(dá)到50GWh產(chǎn)能。
為確保項(xiàng)目的順利推進(jìn)，今年4月輝能科技完成了近億美元D輪融資，此前其曾獲得軟銀中國和丹豐資本的持續(xù)投資。
星盈科技
星盈科技開發(fā)了PEO基-LFP/Li 固態(tài)電池體系，采用固相燒結(jié)離子導(dǎo)體(LLZO/LiNbO3)包覆LiFePO4和添加10-20%固態(tài)電解質(zhì)；固態(tài)電解質(zhì)澆注原位固化的開發(fā)策略。該電池經(jīng)過50次循環(huán)之后還能接近98%。
其設(shè)計(jì)了一款80Ah-軟包固態(tài)電池，設(shè)計(jì)電池能量密度400wh/kg，解質(zhì)膜的厚度大概在30微米左右。
星盈科技全固態(tài)電池展望：2020年驗(yàn)證固態(tài)電池材料體系，達(dá)到300Wh/Kg的5Ah軟包設(shè)計(jì)驗(yàn)證；2022年固態(tài)鋰電池實(shí)現(xiàn)中試化生產(chǎn)；350Wh/Kg，循環(huán)>1000次；2024年建設(shè)年產(chǎn)2GWH 的全固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；400Wh/Kg，循環(huán)>1000次。
清陶能源
7月底，清陶能源總投資55億元的宜春固態(tài)動(dòng)力鋰電池項(xiàng)目一期投產(chǎn)，項(xiàng)目于去年8月動(dòng)工，規(guī)劃建設(shè)年產(chǎn)10GWh固態(tài)動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)基地。其中一期投資5.5億元，年產(chǎn)1GWh固態(tài)動(dòng)力鋰電池，二期投資49.5億元，新增固態(tài)動(dòng)力鋰電池產(chǎn)能9GWh。
據(jù)清陶官方介紹，其固態(tài)電解液解決了規(guī)?；a(chǎn)制造難題，聚焦氧化物，具體是以鋰鑭鋯氧材料為主體，再進(jìn)行宏量化的生產(chǎn)。同時(shí)在正極材料表面做包覆，其專門設(shè)置了一條針對(duì)高鎳材料的固態(tài)電解質(zhì)包覆產(chǎn)線等。
此外，清陶固態(tài)電池已經(jīng)裝上樣車，搭載清陶能源生產(chǎn)的第一代固態(tài)電池系統(tǒng)的純電動(dòng)樣車在北汽新能源完成調(diào)試并成功下線。清陶還與合眾針對(duì)哪吒U進(jìn)行了近兩年的聯(lián)合研發(fā)和測試，搭載固態(tài)電池的哪吒U計(jì)劃年底前量產(chǎn)500臺(tái)。
融資上，清陶能源7月完成E+輪融資，由上汽資本領(lǐng)投，昆山國創(chuàng)投資集團(tuán)、淮安市淮上英才創(chuàng)投跟投。
衛(wèi)藍(lán)新能源
衛(wèi)藍(lán)新能源汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域完成了300Wh/kg以上高鎳三元正極的混合固態(tài)電池設(shè)計(jì)開發(fā)，已經(jīng)給多家國際國內(nèi)整車廠送樣測試，評(píng)價(jià)結(jié)果良好，成功通過針刺、擠壓、過充、短路等濫用試驗(yàn)，循環(huán)壽命達(dá)到1200次以上。
根據(jù)整車廠導(dǎo)入周期18-24個(gè)月考慮，該產(chǎn)品預(yù)計(jì)在2022年量產(chǎn)，后期會(huì)根據(jù)市場情況和資金情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。衛(wèi)藍(lán)新能源固態(tài)電池采用氧化物固態(tài)電解質(zhì)+原位固態(tài)化技術(shù)。
產(chǎn)能方面，其去年3月底奠基的固態(tài)電池一期項(xiàng)目總投資1.8億元，計(jì)劃建成年產(chǎn)1億瓦時(shí)固態(tài)電池的生產(chǎn)規(guī)模。受疫情影響，溧陽項(xiàng)目受疫情影響供應(yīng)商設(shè)備延遲，預(yù)計(jì)下半年投入生產(chǎn)。
贛鋒鋰業(yè)
贛鋒鋰業(yè)第一代2億瓦時(shí)固態(tài)電池中試線已順利投產(chǎn)，產(chǎn)品性能全面達(dá)到其固態(tài)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)研制樣品的水平。
其第一代固態(tài)鋰電池研制品已通過多項(xiàng)第三方安全測試和多家客戶送樣測試，贛鋒固態(tài)電池選擇氧化物厚膜路線。
麻省固能（SES）
麻省固能（SES）已建立了一整套解決方案，包括金屬負(fù)極材料、高濃度鋰鹽電解質(zhì)材料，并通過硬件（材料和電芯設(shè)計(jì)）和軟件（鋰金屬電池管理系統(tǒng)）的結(jié)合，可極大程度降低了鋰枝晶導(dǎo)致的安全問題。
SES同時(shí)解決了鋰金屬電池的循環(huán)和快充問題，其400wh/kg、1000wh/L以上的鋰金屬電芯能夠通過針刺，高溫等安全測試，循環(huán)500次以上，并達(dá)到12分鐘10%到80%的快充。
根據(jù)規(guī)劃，預(yù)計(jì)2022年A樣（100Ah以上），2023年B樣，到2025年能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)SOP。最新的進(jìn)展是，已經(jīng)在和幾家國際車企確定共同開發(fā)協(xié)議。
值得一提的是，SES還與鴻海精密與寧德時(shí)代在動(dòng)力電池領(lǐng)域達(dá)成合作，并計(jì)劃在2024年推出固態(tài)電池。
Solid Power
10月，Solid Power宣布生產(chǎn)和交付其第一代2Ah的全固態(tài)電池（ASSB），能量密度達(dá)到320Wh/kg。Solid Power已經(jīng)與戰(zhàn)略合作伙伴進(jìn)行了產(chǎn)品驗(yàn)證，并證實(shí)具備規(guī)模量產(chǎn)的可能性。
與18650 NMC電池相比，這種全固態(tài)電池的能量密度達(dá)到了320Wh/kg，而重量減輕了30%。電池電阻減小，同時(shí)具備較高倍率的性能，放電倍率可高達(dá)5C該公司計(jì)劃將下一代電池的能量密度提高到430 Wh/kg以上，同時(shí)保持同樣低的重量。
該產(chǎn)品準(zhǔn)備2021年投放市場，2026年應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。去年7月，Solid Power在美國路易斯維爾開設(shè)了第一家能夠生產(chǎn)用于汽車的固態(tài)電池工廠，全部投入運(yùn)營后，每年可生產(chǎn)約200件。
Quantum Scape
Quantum Scape聲稱，其鋰金屬陽極可以在15分鐘內(nèi)充電80%，消除了傳統(tǒng)陽極中存在的鋰擴(kuò)散缺陷，以及擁有比鋰離子電池更高的能量密度。
Quantum Scape是大眾汽車投資的一家瑞典固態(tài)電池，并在今年6月宣布追加2億美元的投資，旨在推進(jìn)固態(tài)電池開發(fā)進(jìn)度。
最新消息是，Quantum Scape規(guī)劃在紐交所上市，并獲得由大眾汽車和卡塔爾的主權(quán)財(cái)富基金牽頭的超過10億美元的融資支持，交易預(yù)計(jì)2020年下半年完成。
三星SDI
三星高級(jí)技術(shù)研究所（SAIT）今年3月發(fā)布一款全新固態(tài)電池原型技術(shù)，比傳統(tǒng)鋰離子電池體積小約50%，能量密度提高到900Wh/L，能夠讓當(dāng)前在售的新能源汽車在保持所搭載電池包體積大小不變的情況下，綜合工況續(xù)航里程提升一倍左右。
三星方面表示，其全固態(tài)技術(shù)的核心是Ag-C納米粒子復(fù)合層，這種電池可實(shí)現(xiàn)單次充電800公里續(xù)航，充電次數(shù)可超過1000次(約100萬公里的續(xù)航總里程)。目前，該電池技術(shù)還處于原型階段，尚不清楚這項(xiàng)技術(shù)何時(shí)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。
24M
24M致力于推廣單元電芯的結(jié)構(gòu)，鋁箔和銅箔分別層壓到PET膜上。其電極不使用粘合劑，直接將電解質(zhì)與活性材料混合，在涂覆到箔片上。
因此，24M工藝無需大量使用惰性材料和資本密集型工藝（如干燥、溶劑回收、壓延和電解質(zhì)填充），從而大大降低了制造成本，可將資金減少多達(dá)50%。
24M可與采用半固態(tài)電極技術(shù)與固態(tài)電解質(zhì)相結(jié)合使用，半固態(tài)平臺(tái)不再是局限于實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)技術(shù)，京瓷等知名大公司已經(jīng)通過驗(yàn)證并且開始量產(chǎn)。
伊利卡（Ilika）
英國固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)商伊利卡（Ilika）4月完成1500萬英鎊（約合人民幣1.3億元）的股票配售以加速其固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。
目前其已經(jīng)在英國南安普敦市的一條試驗(yàn)線上生產(chǎn)Stereax電池?，F(xiàn)在該公司計(jì)劃與一家或多家第三方制造工廠開展合作以大規(guī)模生產(chǎn)Stereax電池。
