圖片來源:攝圖網
與傳統(tǒng)鋰離子電池相比,全固態(tài)電池具有更高的能量密度、更快的充放電速度和更長的循環(huán)壽命。它采用固態(tài)電解質取代液態(tài)電解質,大大提高了電池的安全性,減少了火災和爆炸的風險。此外,全固態(tài)電池還可以在更廣泛的溫度范圍內工作,適用于更多的應用場景。
近期以來,固態(tài)電池頻頻傳來利好消息。近日,重慶太藍新能源成功研發(fā)并制造出全球首款符合車規(guī)標準的全固態(tài)鋰金屬電池。4月8日,上汽集團旗下高端純電品牌智己汽車發(fā)布智己L6智能轎車,該車型還是全球首款搭載量產超快充固態(tài)電池的車型。4月10日,中國科學院青島生物能源與過程究所解決了硫化物全固態(tài)電池疊層工藝的行業(yè)痛點及瓶頸問題,力爭2026年率先實現(xiàn)硫化物全固態(tài)電池批量化生產。
4月28日上午,在于重慶舉辦的第十六屆國際電池技術交流會中,全球新能源電池龍頭寧德時代首席科學家吳凱在《車用全固態(tài)電池研發(fā)及產業(yè)化進展》演講中表示,全固態(tài)電池的成熟度指標,若用1-9數(shù)字表示,寧德時代目前的成熟度在4的水平,目標到2027年到7-8的水平。
吳凱表示,2027年,寧德時代全固態(tài)電池小批量生產機會很大,但受成本等因素制約,大規(guī)模生產尚不能實現(xiàn)。
吳凱認為,目前來看,解決方案進展比較快的硫化物路線,率先量產的可行性較大。但他也承認,目前我們所研究的路線中,沒有一種電解質十全十美,比如聚合物電解質的離子電導率和氧化穩(wěn)定性都較差,氧化物電解質太堅硬,會導致剛性界面接觸問題。硫化物電解質容易與空氣中的水產生有毒氣體,制備工藝復雜且成本較高。當然在各國科學家的努力下,各個路線都有一些針對性的技術出來。
回看固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展情況:
——固態(tài)電池優(yōu)點分析
固態(tài)電池是指采用固態(tài)電解質的鋰離子電池。與傳統(tǒng)鋰電池相比,全固態(tài)電池最突出的優(yōu)點是安全性。固態(tài)電池具有抑制鋰枝晶、無界面副反應、無電解液泄漏、高溫性能好、無氣脹的特性,匯總固態(tài)電池具備特性及其相應優(yōu)點如下:
——固態(tài)電池產業(yè)鏈分析
固態(tài)電池產業(yè)鏈與液態(tài)鋰電池大致相似,上游包括原料礦產、機械設備以及基礎材料,兩者主要的區(qū)別在于負極材料和電解質的種類,正極材料方面幾乎一致。產業(yè)鏈中游為電池包的加工制備過程,產業(yè)鏈下游應用領域包括新能源汽車、儲能系統(tǒng)、消費電子等。
——固態(tài)電池供給情況
目前,全固態(tài)電解質鋰動力電池存在的技術難點問題包括固態(tài)電解質材料的鋰離子電導率偏低問題、固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差問題、金屬鋰的可充性問題等。根據(jù)IEA初步預計,到2025年,固態(tài)電池技術將實現(xiàn)商業(yè)化。
——固態(tài)電池需求情況
總結分析固態(tài)電池三大需求領域情況如下:
產業(yè)研究院分析認為,2022年以來,固態(tài)電池的研發(fā)和產業(yè)化取得了明顯的進展,尤其是伴隨著以衛(wèi)藍新能源和贛鋒鋰電等為代表的中國企業(yè)的半固態(tài)電池的量產裝車,標志著半固態(tài)電池在2023年實現(xiàn)了經濟學意義上的產業(yè)化。預計2029年中國固態(tài)電池出貨量將超過100GWh。預計,固態(tài)電池將率先在動力電池、消費電池、儲能等領域得到應用。到2030年,固態(tài)電池在上述三大領域的整體滲透率將達到8.8%左右。
中科院院士、清華大學教授歐陽明高援引機構的預測數(shù)據(jù)稱,到2030年,全球鋰電池需求量為6000吉瓦時。即使全固態(tài)電池屆時占比達到1%,鋰電池市場大部分仍然屬于液態(tài)鋰電池。
歐陽明高稱,未來3-5年,中國應打通全固態(tài)動力電池全技術鏈,實現(xiàn)現(xiàn)有轎車動力電池換代。在該階段,全固態(tài)電池質量能量密度達到300瓦時/公斤,體積能量密度達到600瓦時/升,在低溫、快充、安全等性能方面全面提升。在未來5-10年,中國應突破高比能量全固態(tài)動力電池,質量能量密度達到500瓦時/公斤,體積能量密度應達到1000瓦時/升,實現(xiàn)未來交通的全面電動化。
經濟學人APP資訊組
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