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固态电池正加速发展,丰田、宁德时代等企业纷纷布局

2022-03-18 14:30:29
来源:电气技术
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索比储能网讯3月14日,韩国电池制造商三星SDI宣布其全固态电池试验线破土动工,并计划向该试产线引进纯电池电极板、固体电解质加工设备和电池组装设备。据称,这是业界第一条全固态电池试点生产线。据悉,三星SDI正在开发一种以硫化物为基础电解质的固态电池,目前已获得相关专利并进入技术验证阶段。

同一天,浦项集团也宣布在韩国庆尚南道梁山市建设一座新的固态电池生产厂。浦项制铁在一份声明中表示,从2022年下半年开始,新工厂将每年生产24吨固体电解质,因为固态电池市场预计将从2030年开始成熟。

固态电池,即采用固态电解质的锂离子电池,被称为未来锂电池的发展方向。固态电池拥有不可取代的优势,其一是固态电解质具有不易燃、无腐蚀、无挥发等特性,因此无论在性能还是安全性方面都优于液态电池;其二是能量密度更高,理论上固态电池的能量密度可以达到400~500Wh/kg,进而提升电动车辆的续航力;其三是用固态电解质取代正负极之间的隔膜电解液,使得电池更薄、体积更小,因此全固态电池技术也是电池小型化、薄膜化的必经之路。

固态电池和锂离子电池的区别
固态电池和锂离子电池的区别

据了解,根据电解质的种类,锂离子电池可以分为液态锂电池、固液混合锂电池和全固态锂电池三类。但值得注意的是,“固态电池” 和 “全固态电池” 是两个不同的概念。它们最主要的区别是电池内部液体电解质与固体电解质的比例不同。比如固液混合锂电池内含有一定量的液体电解质,而全固态锂电池内没有液体电解质,全部都是固态电解质。

根据电解质的不同,目前固态电池主要有三大技术路线:聚合物、硫化物和氧化物。其中,聚合物电解质属于有机电解质,而后两者属于无机电解质。整体来看,日韩企业多采用硫化物固态电解质技术路线,中国企业以氧化物路线为主,欧美企业则在三种路线的选择上更为均衡,如宝马和福特投资的Solid Power主要研发基于硫化物的全固态电池,大众投资的QuantumScape固态电池走的是氧化物路线。

现阶段,固态电池在技术指标上领先于三元锂电池。同时,固态电池技术被认为将大幅缩减电动汽车的成本。有研究机构认为,量产固态电池的成本仅为目前锂离子电池的40%。电池是电动车最大的成本所在,固态电池也因此成为下一代车用动力电池的重点研究方向,各大巨头企业更是纷纷争相进行布局。

国外市场方面,现代、丰田、本田、宝马、LG新能源、SK Innovation等都在进行固态电池技术的研发,并给出了具体的时间规划。例如,现代计划在2025年试生产配备固态电池的电动车,2027年部分批量生产,在2030年左右实现全面批量生产;丰田计划在2025年与松下合作推出一款使用固态电池的限量发售的电动汽车;宝马计划在2022年采购测试用电池,2025年前推出搭载固态电池的原型车,并在2025年之前开始对配备全固态电池的车辆进行路测,在2030年前实现量产;LG新能源预计于2026年实现全固态电池量产;SK Innovation计划于2025年前在固态电池中使用镍钴锰阴极和硅或石墨阳极;2022年3月,全球电池交换生态系统的技术领导者Gogoro宣布与辉能科技携手合作,共同研发打造全球第一颗电池交换式电动机车固态电池原型。

国内企业也不甘落后,正在迎头赶上。2021年1月,蔚来发布了150kW·h固态电池包,可实现360Wh/kg的能量密度,并定于2022年第四季度对外交付;2021年5月,宁德时代表示已经可以做出固态电池样品,并曾在1月公开了两份关于固态电池的专利,分别为“一种固态电解质的制备方法”以及“一种硫化物固态电解质片及其制备方法”,同时声称固态电池产业化进程在逐渐加快。

据统计,在国内企业固态电池专利数量方面,比亚迪居首;据悉,国轩高科已开发出能量密度大于360Wh/kg的固态电池产品,已获车企认可和项目定点;北汽蓝谷表示目前完成了第二代固态电芯的开发,电池系统台架测试验证及整车搭载验证;2021年2月,奇瑞汽车与安瓦新能源能量密度300~340WH/KG的半固态动力电池产业化项目签约落地;2022年1月,孚能科技声称公司第一代半固态电池(能量密度330Wh/kg)送样给整车厂获得了良好反馈;

2022年1月,据赣锋锂电官方披露,首批搭载赣锋固态电池的50辆东风E70电动车正式交付完成。据悉,目前赣锋锂业第一代混合固液电解质电池产品能量密度可达235~280Wh/kg;第二代固态锂电池基于高镍三元正极、含金属锂负极材料,产品能量密度已超过359Wh/kg,循环寿命接近400次。

辉能科技成功开发了全球第一款固态锂陶瓷电池,且在2013年就已实现了固态锂电池的商业化量产,目前已拥有近500项固态电池专利。2020年7月,辉能科技宣布投资380亿的大陆区总部及全球产业基地项目落地杭州,建设内容包括2GW·h、5GW·h固态锂陶瓷电池芯产业化项目,并计划到2026年实现50GW·h的产能。

2022年2月,清陶能源总投资50亿的固态锂电池产业化项目在昆山破土动工,产能规划10GW·h。据悉,清陶能源在2018年就建成了国内首条固态锂电池生产线。目前,该公司开发的固态电池续航里程可达1000公里,同时支持快充模式,充电15分钟可实现600公里的续航里程。此外,长城汽车旗下的蜂巢能源正联手中科院建设固态电池技术研究中心,计划2025年在量产车上应用能量密度达350~500Wh/kg的固态电池。

与此同时,资本方也看好固态电池,纷纷对相关企业进行投资。近日,欣旺达等机构对全固态锂电池公司高能时代进行了5000万人民币融资,主要用于加速高能时代在全固态电池的产品布局、技术研发、人才引进等。此外,碧桂园创投独家投资了固态锂离子电池创业企业重庆太蓝新能源有限公司A+轮融资。目前,太蓝新能源正在重庆两江新区建设200MW·h新一代高比能固态锂电池自动化生产线,预计将于2022年9月正式建成投产。

据国海证券预计,2021~2030年全球固态电池出货量将高速增长,至2030年或将突破250GW·h,市场空间有望达到1500亿元以上。不过,距离固态电池真正量产还有很长一段时间。业界普遍认为,全固态电池至少需要5~10年才有望实现规模量产,期间尤其需要要解决的是固态电解质材料的锂离子电导率偏低、锂枝晶折断导致“死锂”情况、固-固界面接触性和稳定性差等问题。

发布人:zhy
关键词: 【固态电池】 
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