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国内半固态电池率先落地,23年开始小批量装车

2023-05-25 15:12:03
来源:新能源创新材料
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宁德时代发布凝聚态电池,单体能量密度最高可达500Wh/kg,可覆盖车规级到载人航空等场景应用,车规级版本将于年内具备量产条件。看固态/半固态电池呈现加速发展态势,年内预计有多个车企品牌搭载半固态电池率先量产。

01|技术路线三足鼎立

固态电池即是使用固态电解质的电池。

固态电解质是固态电池的核心材料,其综合性质决定电池发展的技术路线。按照化学组成分类,主流固态电解质材料大致可分为聚合物、氧化物、硫化物三类。三类电解质在材料基础性能层面有巨大差异。一般而言,固态电池技术路线是选择三类电解质中任意一种作为基础的核心电解质,以优势互补的方式配合其他固态电解质或液态电解液作为补充,最终组装成为全固态/准固态电池。

固态电解质兼容高比容量的正负极,大幅提升电池的能量密度,为车厂长期主要考量因素。固态电池在兼顾安全性的基础上,可实现能量密度的突破,液态电池可达250Wh/kg+,半固态可达350Wh/kg+,准固态可实现400Wh/kg+,全固态可突破500Wh/kg,从而提升续航水平,有望解决电动车里程、安全两大核心痛点。

材料端看:固态电解质本身不能提升能量密度,但由于具备更稳定、更安全,电化学窗口宽(5V以上)等性质,因此可以兼容高比容量的正负极,比如高电压正极、富锂锰基、硅负极、锂金属负极等材料,进而大幅提升电芯能量密度。

结构端看:固态电解质将电解液的隔膜功能合二为一,大幅缩小正负极间距,从而降低电池厚度,因此提升电芯能量密度。

Pack端看:固态电解质的非流动性,可以实现电芯内部的串联、升压,可以降低电芯的包装成本,并提升体积能量密度。固态电解质的安全性,可以减少系统热管理系统需求,成组效率大幅提升,从而提升Pack能量密度。

02|国内半固态电池率先落地,23年开始小批量装车

国内以市场驱动为主,短期聚焦半固态电池技术,同时布局硫化物路线。国内短期聚焦于更具兼容性、经济性的聚合物+氧化物的半固态路线,2020年实现首次装车突破,但能量密度在260Wh/kg水平,性能提升有限,2023年实现360Wh/kg+装车发布,成为产业化元年,2024年预计实现规模放量。

代表厂商为卫蓝新能源、清陶能源、辉能科技等,同时传统锂离子电池企业如赣锋锂业比亚迪、宁德时代等也已进军固态电池相关业务。

03|海外主打全固态路线,各国力争实现商业化

全固态电池2025年集中量产,2028年大规模商业化放量。各国厂商研发生产模式差异化,主要通过自行研发、联合研发及投资初创公司,以全固态路线为主,材料体系选择多样,技术迭代迅速,部分企业已交付A样,将于2025年集中量产。

美国:初创企业风靡,商业化进程较快。着重于推动电动车产业链本土化,拥有大量固态电池初创公司,创新为主打,风格以快速融资上市为主要目的,技术路径多为聚合物电解质和氧化物电解质,商业化进程较快,代表厂商为Solid Power、SES、Quantum Scape等。

日本:组织产学研联合,全力搭建硫化物技术体系。日本厂商普遍较早布局固态电池,通常以企业与机构联合研发的形式推进,主攻硫化物固态电解质,代表厂商包括丰田、松下、日产等企业。

韩国:内部研发与外部合作并行,主攻硫化物技术体系。研究模式以企业自行研究和外部合作并行为主,技术路线集中于硫化物体系,电芯开发速度逊于日本,但韩企延续正负极材料研发优势,有望较快搭建固态电池材料供应链,领先厂商包括三星SDI、LG、SKI等企业。

04|车企绑定电池厂,提前布局

车企绑定电池厂共同研发,卡位下一代电池技术,海外车企处于领先地位。海外车企为卡位下一代电池技术,纷纷入局,其中日系车企布局较早,受政策驱动,携手电池企业共同研发,欧美车企则通过投资初创企业进行布局。

国内车企同样积极合作固态电池新秀,如蔚来合作卫蓝新能源,北汽、上汽、广汽投资清陶能源等。车企入局为固态电池企业提供了资金、技术、客户多重保障,有助于推进固态电池商业化进程。

05|投资建议

据市场研究机构预测,到2025年,全球固态电池市场规模将达到1000亿元以上。固态电池市场主要分为两个领域:一是固态电池的生产和制造,二是固态电池的应用领域。其中,固态电池的生产和制造市场已经形成了一定的规模,而固态电池的应用领域还有很大的发展空间。

固态电池制造业:通过并购、投资新型固态电池企业或加大研发投入来提高产能和产品质量,以获取更大的市场份额。

固态电池材料研发:加强与固态电池制造企业和相关研究机构合作,加快固态电池材料的研发进程。

发布人:文涛
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