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固态电池:临界点的终极对决

作者:魏岚 来源:新能源汽车报 发布时间:2022-05-18 浏览:

中国储能网讯:如今固态电池领域愈发火热,在市场的推动下,越来越多的玩家进入,并开启新一轮竞争,期待尽快迎来固态电池商业化,助力新能源汽车发展。

1、发展风向标

中国科学院院士欧阳明高表示,按时间轴来看,未来电池材料体系的发展趋势主要分为三个阶段:2025年产业化目标是批量生产的电池普遍达到350瓦时/公斤,主要包括常规锂离子电池材料、固液混合材料、钠离子、钾离子等液态电池材料体系。2030年的目标是达到400瓦时/公斤,全方位实现产业化,该阶段将实现液态到固态的过渡,包括液态高电压、厚电极、少电解液;正极高镍如Ni95,负极硅碳;以及准固态电池体系。2030年应该是转向全固态电池发展的一个关键节点,预计国内全固态电池占比不会超过1%。2035年的目标是达到500瓦时/公斤,实现产业化。包括全固态电池、锂硫电池以及高容量富锂锰基材料,而且电压窗口会提高到5伏。但不是实车正常使用的,而是处于实验室阶段或者特殊用途的。

日前,伊维经济研究院副院长吴辉在接受《新能源汽车报》记者采访时表示,未来动力电池的发展方向中有三方面至关重要,在电解液方向上,固态电池是未来重要的发展方向;在正极材料方面,高镍是电池能量密度进一步提升以及降成本的有效方式;在负极材料方面,硅碳负极可提升电池能量密度,将成为未来材料升级的方向。

一位动力电池领域专家在接受《新能源汽车报》记者采访时说道:“以后动力电池的重要发展方向还是固态电池。”

显然,固态电池早已成为动力电池突破的风向标,同时也成为各企业追逐的下一个目标。因为固态电池的优势相比目前其他动力电池来说更胜一筹,它具有更高的安全性,以及高比能。相比目前最热的4680大圆柱电池来说,仍然是动力电池中的佼佼者。

2、开辟新赛道

在今年年初,赣锋锂业与东风合作,固态电池首次装车东风,东风E70电动车正式完成交付。清陶能源发布完成新一轮融资,主要投资方是上汽、北汽、国寿资本、国开制造业转型升级基金等,其中上汽为第二次参投,北汽则是第三次参投。3月24日,卫蓝新能源发生工商变更,其投资方增加了小米、华为等跨界造车新势力。

近期炙手可热的非4680大圆柱电池莫属,特斯拉带头,众多企业纷纷“下注”,欲抢跑新赛道。大圆柱电池热闹的同时,固态电池也丝毫没有“懈怠”,众车企近期接连发布纯电动汽车事业领域的最新举措,其中不乏固态电池的最新进展,劲头十足。两个目前都处于“神秘期”的动力电池,也在暗暗进行着一场较量。相信很多人都很好奇,两者相比,到底哪个更胜一筹?

清陶(昆山)能源发展有限公司总经理李峥告诉《新能源汽车报》记者:“4680电池与固态电池没法做比较。因为固态电池是材料体系上的创新,4680大圆柱电池是形状上的改变。4680本质上是液态电池,是三元锂电池的一种类型。目前液态电池最高能量密度的是NCM811高镍电池,但是其安全系数不够,容易造成热失控,导致起火等问题。但是对固态电池来说,一切都处在起跑线,一切皆有可能,高镍8系材料如果用到固态电池中将会相对稳定,甚至可以搭载9系高镍材料,而且在形状上也可以进行创新。固态电池是一个新赛道,而不是阶段性的一个产品,其电解质安全性更高,正负极材料选择性更大。

中国科学院物理研究所研究员李泓表示,固态电池有可能在一些方面具有优势:首先是能够充电到更高的电压,正极材料不容易析氧,负极可以含有金属锂,不容易和锂持续发生副反应,也不容易热失控,不容易胀气,高温稳定性好。这些优点使得固态电池的电芯有可能具备本质安全的特性,可以把电芯容量尺寸做大、能量密度提高、模组集成效率提高,允许更高的充放电倍率和高温运行,支持绝热和自加热的热管理。电芯做大以后也方便植入多元传感器,同时具有超长的循环寿命。另外,因为固态电解质没有持续副反应,整个材料体系对杂质不敏感,同时也更方便地支持干法电极工艺,有可能简化后段工艺,也更支持预锂化工艺,从而提高生产效率,显著降低电池的成本。

3、半固态先行

4月11日,日产正式公布叠层软包全固态电池电芯的试点生产设施,并计划在2028年实现固态电池大规模量产,同年将推出首款搭载独创全固态电池的电动车型。4月12日,本田汽车发布将在2020年代后半期,加快新一代电池的自主研发,并计划投资约430亿日元,为目前正在开发的全固态电池建设示范生产线,建成投产后,计划用于2020年代后半期推出的车型中。此前,蔚来发布150kWh固态电池,可实现360Wh/kg的能量密度,突破1000km续航,预计2022年第四季度开始交付。众车企都紧盯固态电池,距离目标Deadline临近,固态电池发展如何?

李峥向《新能源汽车报》记者介绍了固态电池的进化可能会经历三代,第一代能量密度在360-370Wh/kg,液体的含量是现有液态电池的一半;第二代能量密度可达400-500Wh/kg,液体含量占电池整体仅3%左右;第三代将是全固态电池,能量密度目标达到500Wh/kg以上。固态电池的量产也需要对产业链进行培育,目前可以实现量产的是第一代,也可以叫做半固态电池,基于传统动力电池产业链70%可以延用,30%需要创新,第二代固态电池在产业链设备方面就需要进行70%的创新。同时生产规模化还不够,固态电池的产业化还需要时间。但固态电池的优势显而易见,更高的安全性和能量密度,同时在制程上的减少,可以实现动力电池一致性的提高和制造成本的降低。目前可以实现量产的半固态电池相较普通方形液态电池来讲,成本方面持平,同等体积下电量可提升35%左右。

赣锋锂业市场总监孙一帆在接受《新能源汽车报》记者采访时表示,固态电池的商业化是个漫长的过程,除了整个行业都缺乏一次甚至数次革命性的技术突破外,在全固态电池的材料路线、生产工艺选择上,也面临着很多不确定性。不过也有可以期待的点,如今固态电池领域愈发火热,在市场的推动下,相信随着越来越多的玩家进入,能更早迎来固态电池商业化的一天。目前看来,就车用动力电池而言,半固态从技术与生产的角度已经具备商业化的能力,由于其更加安全的特性,是目前综合性能最适合的产品,相对全固态在成本、倍率、车况下循环寿命方面具备优势,不是一个简单的过渡态,相当长时间内都会有市场应用。

新能源汽车的发展离不开动力电池的创新,更需要电化学体系上的创新,除了高比能,安全是关乎驾乘安全的核心话题。固态电池凭借其优势开辟动力电池产业新赛道,受到市场广泛关注,期待其上车后的精彩表现。

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