中國儲能網(wǎng)訊：近段時間，多家企業(yè)公布了全固態(tài)電池的技術(shù)進展或量產(chǎn)時間表，相關(guān)概念在資本市場上的熱度持續(xù)攀升。截至7月8日，Wind固態(tài)電池概念指數(shù)近60日上漲了29.59%，部分成分股漲幅超100%。
什么是固態(tài)電池，為什么會被資本市場熱捧？作為最具潛力的“下一代動力電池”，全固態(tài)電池從“技術(shù)預(yù)想”走向“產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實”到底還有多遠？
要回答這些問題，需要先從使用液態(tài)電解質(zhì)的傳統(tǒng)鋰電池說起。它的結(jié)構(gòu)就像一個游泳池，兩頭是正極和負(fù)極，中間是電解液，鋰離子靠它來回游動完成充放電，隔膜則是那層防水網(wǎng)。
傳統(tǒng)鋰電池在過度充電、撞擊、高溫等情況下，容易發(fā)生隔膜破損，導(dǎo)致內(nèi)部短路。一旦短路，電池溫度會急劇上升，可能引發(fā)燃燒甚至爆炸。另外，從材料層面來看，傳統(tǒng)鋰電池已經(jīng)接近其理論能量密度的極限（350Wh/kg），若通過增加正極載量、減薄隔膜等方法強行進一步提升能量密度，將會突破安全邊界，引發(fā)不可控風(fēng)險。
相比傳統(tǒng)鋰電池，由于使用固體電解質(zhì)作為鋰離子的傳輸介質(zhì)，固態(tài)電池的熱穩(wěn)定性更好，高低溫性能的可拓展性也更強，具有能量密度高、安全性強、體積小、壽命長等優(yōu)點。
“全固態(tài)電池能量密度可以達到500Wh/kg甚至更高，充放電循環(huán)壽命超過1000次。”國軒高科股份有限公司（以下簡稱“國軒高科”）固態(tài)電池研發(fā)負(fù)責(zé)人潘瑞軍說。
正是基于這一系列優(yōu)勢，業(yè)界很早就開始了固態(tài)電池的研究。近年來，隨著新能源汽車規(guī)?？焖贁U大、新型儲能崛起以及低空經(jīng)濟“起飛”，固態(tài)電池引發(fā)了全球在材料研發(fā)、專利布局和產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等維度的新一輪競爭，并成為重構(gòu)新能源產(chǎn)業(yè)格局的關(guān)鍵技術(shù)制高點。
目前，美國、日本、韓國等傳統(tǒng)電池強國相繼出臺了固態(tài)電池支持政策，設(shè)立了遠期戰(zhàn)略目標(biāo)。我國也印發(fā)了《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》等一系列文件，明確提出要加快固態(tài)電池的研發(fā)應(yīng)用，建立全固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系，加速其產(chǎn)業(yè)化進程。
固態(tài)電池的發(fā)展?fàn)顩r究竟如何？廣東新型儲能國家研究院有限公司電化學(xué)儲能研究所負(fù)責(zé)人王超告訴記者，當(dāng)前已產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的固態(tài)電池均為半固態(tài)電池，即電解質(zhì)并非100%全固態(tài)，仍有約10%的液態(tài)電解質(zhì)，其能量密度、安全性等性能相較傳統(tǒng)鋰電池并未實現(xiàn)跨越式發(fā)展。而全固態(tài)電池還處于技術(shù)突破和小規(guī)模上車驗證階段，企業(yè)的量產(chǎn)時間表多集中在2027年至2030年。
據(jù)悉，國軒高科日前發(fā)布的70Ah全固態(tài)電芯能量密度達到350Wh/kg，較去年提升150%，該產(chǎn)品中試線已形成0.2GWh產(chǎn)能，良品率達到90%，正同步設(shè)計年產(chǎn)能2GWh的量產(chǎn)線。豐田、寧德時代等企業(yè)則計劃2027年推出首代全固態(tài)電池，2030年量產(chǎn)第二代產(chǎn)品。
王超表示，界面接觸、熱穩(wěn)定性及高成本等瓶頸，疊加適航認(rèn)證與市場需求的不確定性，使得固態(tài)電池全面商業(yè)化進程受到制約。他判斷，全固態(tài)電池將率先在低空經(jīng)濟與高端消費電子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，到2031年，eVTOL（電動垂直起降飛行器）電池市場規(guī)?；蜻_百億元級。航空動力領(lǐng)域，2025年至2027年，全固態(tài)電池的應(yīng)用將主要聚焦于無人機場景，市場規(guī)模預(yù)計在50億元至80億元左右；隨著載人eVTOL逐步商業(yè)化，以及能量密度提升至500Wh/kg的鋰金屬電池的出現(xiàn)，2028年至2030年，固態(tài)電池的市場規(guī)模預(yù)計將突破300億元；長期來看，市場將擴容至千億元級。
潘瑞軍也認(rèn)為，全固態(tài)電池實現(xiàn)量產(chǎn)落地還需要解決三大問題。首先，硫化物電解質(zhì)材料目前還不成熟，價格昂貴，影響它的大批量生產(chǎn)，接下來，如何將硫化物電解質(zhì)的材料成本降下來是關(guān)鍵；其次，如何把電芯在低溫、低壓工況下的倍率和循環(huán)性能提上去；此外，需要找到合適的應(yīng)用場景，在不考慮成本的情況下把硫化物電池的高安全、高能量密度的特點發(fā)揮出來。
綜合來看，未來5年既是全固態(tài)電池技術(shù)突破的關(guān)鍵攻堅期，也是產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的戰(zhàn)略整合期。王超說，作為新型儲能領(lǐng)域的國家級創(chuàng)新平臺，國家新型儲能創(chuàng)新中心將匯聚創(chuàng)新資源，組織跨學(xué)科協(xié)同攻關(guān)材料改性、界面工程及規(guī)模化制備技術(shù)，形成全固態(tài)電池的材料、電芯、系統(tǒng)集成試驗制備能力，打通科技成果轉(zhuǎn)化最后“一公里”，為產(chǎn)業(yè)鏈上下游科創(chuàng)企業(yè)，提供中試驗證與檢測以及供電網(wǎng)環(huán)境下的實證服務(wù)。
