近年來,隨著新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展,固態(tài)電池作為下一代動力電池技術(shù)的核心,正逐步從研發(fā)階段走向量產(chǎn)。
從技術(shù)角度上看,固態(tài)電池區(qū)別于傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池和三元電池,在化學(xué)材料體系和物理結(jié)構(gòu)體系上帶來全新的變化,其最大的特點就是用固態(tài)電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì),從而根本上解決了因電解液泄露、揮發(fā)而引發(fā)的安全隱患。
固態(tài)電池的研發(fā)由來已早,不過市場的熱潮還是在近年才發(fā)生。
究其緣由,也是隨著各大電池廠商、車企固態(tài)電池量產(chǎn)時間表公布,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化得以明確,固態(tài)電池技術(shù)路線從空想到現(xiàn)實的橋梁也已經(jīng)搭建起來。
在今年4月,寧德時代首次公布全固態(tài)電池研發(fā)和量產(chǎn)時間表,其首席科學(xué)家吳凱表示,如果用技術(shù)和制造成熟度作為評價體系(以1-9打分),寧德時代的全固態(tài)電池研發(fā)目前處于4分的水平,寧德時代的目標(biāo)是到2027年達到7-8分的水平,意味著屆時可以小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池。
吳凱稱,硫化物路線進展較快,率先量產(chǎn)的可能性相對更大,也是寧德時代目前投入研發(fā)較多的技術(shù)路線,寧德時代正朝著全固態(tài)電池占電池市場份額1%的目標(biāo)努力。
國軒高科
在今年5月,國軒高科在第13屆科技大會上推出了首款全固態(tài)電池——金石電池。該電池可實現(xiàn)350Wh/kg的能量密度,基于金石電池的電池包系統(tǒng)能量密度可達到280Wh/kg。
國軒高科全固態(tài)電池項目總工程師潘瑞軍稱,全固態(tài)電池計劃2027年小批量上車實驗,如果測試順利,隨著產(chǎn)業(yè)鏈逐步建立,預(yù)計在2030年實現(xiàn)量產(chǎn)。
億緯鋰能
在今年6月,億緯鋰能在首屆鋰電池大會上披露了全固態(tài)電池發(fā)展規(guī)劃。
根據(jù)規(guī)劃,億緯鋰能選擇了硫化物和鹵化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線,應(yīng)對制造環(huán)境控制、電解質(zhì)與活性物質(zhì)的均勻混合、包覆以及合適的粘結(jié)劑選擇等挑戰(zhàn)。
在時間表上,億緯鋰能全固態(tài)電池將分兩步走,預(yù)計在2026年實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的突破,推出高功率、高環(huán)境耐受性及絕對安全的全固態(tài)電池,主要用于混合動力領(lǐng)域;2028年,進一步推出具有400Wh/kg的高比能量全固態(tài)電池。
根據(jù)市場傳出的消息,比亞迪固態(tài)電池或采用高鎳三元(單晶)+硅基負極(低膨脹)+硫化物電解質(zhì)(復(fù)合鹵化物)的技術(shù)路線,電池包能量密度超過280Wh/kg。
在量產(chǎn)時間表上,2027年,比亞迪或?qū)⑿∨可a(chǎn),搭載于比亞迪高端車型,示范項目規(guī)模約為1000臺。2030年,預(yù)計將有4萬臺車輛搭載全固態(tài)電池。2033年,預(yù)計將有12萬臺車輛搭載全固態(tài)電池。
欣旺達
今年7月,欣旺達子公司欣旺達動力科技股份有限公司與松山湖材料實驗室在東莞正式簽署《關(guān)于共建東莞松山湖固態(tài)電池公共研發(fā)平臺框架協(xié)議》。這標(biāo)志著,雙方將在固態(tài)電池領(lǐng)域展開深度合作。
同時,欣旺達也公布了自身的固態(tài)電池量產(chǎn)時間表。欣旺達表示,第一代能量密度400Wh/kg的全固態(tài)電池產(chǎn)品已實現(xiàn)小試,更高能量密度的第二代全固態(tài)電池也在加緊開發(fā)中,全固態(tài)電池產(chǎn)線設(shè)計建設(shè)也在同步加速推進,計劃2026年具備量產(chǎn)能力,屆時預(yù)計可以將聚合物體系的全固態(tài)電池成本降至2元/Wh,這與半固態(tài)電池成本接近。
蜂巢能源
蜂巢能源方面表示,硫化物由于鋰離子電導(dǎo)率高,比重低,加工性能相對好,目前是公司主要的聚焦路線。
蜂巢能源已經(jīng)具備20Ah全固態(tài)電池的制備能力,能量密度達到380Wh/kg。在量產(chǎn)時間表上,今天6月,蜂巢能源前沿技術(shù)研發(fā)總經(jīng)理苗力孝表示,公司全固態(tài)定位400Wh/kg以上,主要覆蓋800公里及1000公里以上高端車型,預(yù)估將在2030年后實現(xiàn)裝車。
廣汽集團
今年4月,廣汽集團正式發(fā)布全固態(tài)電池技術(shù)并將于2026年量產(chǎn)搭載于昊鉑車型。據(jù)介紹,廣汽集團全固態(tài)電池能量密度超過400Wh/kg,續(xù)航里程超1000公里。
上汽集團
今年5月,上汽集團公開宣布,其研發(fā)的全固態(tài)電池(基于聚合物-無機物復(fù)合電解質(zhì)技術(shù)路線)將于2026年實現(xiàn)量產(chǎn),能量密度超過400Wh/kg。預(yù)計到2027年,搭載全固態(tài)電池的智己新車將實現(xiàn)量產(chǎn),并正式交付客戶,后續(xù)能量密度將進一步提升至500wh/kg。
長安汽車
2023年12月,長安汽車披露調(diào)研紀要表示,長安汽車正開發(fā)能量密度達到350-500Wh/kg的固態(tài)電池。電池技術(shù)方面的規(guī)劃,長安汽車計劃在2025年逐步量產(chǎn)應(yīng)用固態(tài)電池,在2030年全面普及應(yīng)用固態(tài)電池。
衛(wèi)藍新能源
衛(wèi)藍新能源在接受調(diào)研時表示,暫定于2027年左右實現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)。
東風(fēng)日產(chǎn)
2023年11月,東風(fēng)日產(chǎn)發(fā)布全新戰(zhàn)略,其在全固態(tài)電池上的規(guī)劃路徑是,2024年啟動試點工廠,2028年之前量產(chǎn)上市。
從電池技術(shù)的競爭來看,毫無疑問,中國鋰電產(chǎn)業(yè)在現(xiàn)有的磷酸鐵鋰電池和三元電池技術(shù)路線上已經(jīng)具備了顯著優(yōu)勢。
但是鋰電競爭格局并非一成不變,每一輪新的技術(shù)爆發(fā)和產(chǎn)業(yè)周期調(diào)整都會帶來新的電池巨頭的崛起,固態(tài)電池作為下一代電池技術(shù)路線,在能量密度、安全性對傳統(tǒng)電池的具有顛覆作用,也是電池企業(yè)角逐的下一個風(fēng)口。
相比于國內(nèi)企業(yè),當(dāng)前國外電池企業(yè)在鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成熟度上落后于中國,提前布局固態(tài)電池這一類前沿技術(shù)也成為國外電池企業(yè)和車企突破產(chǎn)業(yè)發(fā)展桎梏的方向。
豐田汽車
豐田堅持硫化物路線研究,目前已經(jīng)具有超過1300件固態(tài)電池專利。2023年6月,豐田方面宣布最早將于2027年向市場投放搭載全固態(tài)電池的純電汽車,并在此后實現(xiàn)全面量產(chǎn)。
本田汽車
2023年,本田汽車宣布計劃在2024年啟動全固態(tài)電池的示范生產(chǎn)線,并預(yù)計全固態(tài)電池于2025-2030年搭載于新車型上。
日產(chǎn)汽車
2024年早期,日產(chǎn)汽車宣布將于2025年3月正式啟動全固態(tài)電池生產(chǎn)流程,并設(shè)定2028年為全固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)的時間節(jié)點。
松下集團
2023年9月,松下集團首席技術(shù)官小川立夫表示,其計劃2029年前量產(chǎn)用于小型無人機的全固態(tài)電池。
LG新能源
在2024年舉辦的韓國最大的電池展會“Inter Battery 2024”上,LG新能源方面表示,積極開發(fā)鋰硫電池作為下一代電池技術(shù),并計劃在2027年開始投入量產(chǎn),全固態(tài)電池的量產(chǎn)計劃預(yù)計在2030年實現(xiàn)。
三星SDI
三星SDI在“Inter Battery 2024”公布的全固態(tài)電池路線則顯示,將于2027年投入量產(chǎn),預(yù)計能量密度達到900Wh/L。目前,三星SDI已在首爾南部水原市的研發(fā)中心建立了一條全固態(tài)電池試驗生產(chǎn)線。
SK On
今年6月,市場消息傳出SK On已向供應(yīng)鏈企業(yè)采購設(shè)備,開始在大田電池研究院建設(shè)固態(tài)電池試量產(chǎn)線,目標(biāo)是2025年完工,2029年啟動量產(chǎn)。
現(xiàn)代汽車
現(xiàn)代汽車研發(fā)負責(zé)人表示,公司計劃在2025年試生產(chǎn)配備固態(tài)電池的電動車,2027年部分批量生產(chǎn),在2030年左右實現(xiàn)全面批量生產(chǎn)。
Solid Power
2023年11月,Solid Power宣布,公司已生產(chǎn)出首批固態(tài)電池A樣品交付寶馬,根據(jù)時間表,Solid Power將在2030年之前實現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)。
從全球各大電池企業(yè)、車企公布的量產(chǎn)時間表來看,2027年和2030年是一個重要的時間節(jié)點,也是多數(shù)電池企業(yè)和車企表示具備量產(chǎn)能力的時間節(jié)點。
從近兩年來看,固態(tài)電池的量產(chǎn)時間披露的密集程度遠超以往,且吸引了全球各大鋰電巨頭和明星車企的加入。之所以如此,也是因為全固態(tài)電池路線的競爭不僅僅關(guān)乎技術(shù)實力,還包括整個能源、交通產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型。
不過也值得注意的是,量產(chǎn)并不等于商業(yè)化。
從目前各大電池企業(yè)和車企披露的進展來看,量產(chǎn)時間逐漸明確,但是規(guī)模商用的披露卻更為謹慎。甚至不少企業(yè)對于規(guī)模商用的時間表推遲至量產(chǎn)時間表以后的數(shù)年時間,除了技術(shù)問題,最大的問題在于成本。
以目前市場主流的硫化物電解質(zhì)為例,其成本高達20000元/kg,以當(dāng)前電芯單價0.35元/Wh,電池包能量密度150Wh/kg能量密度換算,電池包價格僅52.5元/kg,當(dāng)前固態(tài)電池僅電解質(zhì)成本就高出電芯價格的400倍左右。由于乘用車對于電池價格的敏感程度較高,固態(tài)電池如此高昂的價格也將難以接受。
從實驗室走向大眾消費者,固態(tài)電池不僅僅需要的是技術(shù)性能的突破,還有工藝降本,未來從量產(chǎn)進一步到規(guī)模商用,固態(tài)電池的應(yīng)用依舊任重道遠。
8月7-8日,2024高工新能源新材料產(chǎn)業(yè)大會將在四川邛崍·羊安新城戴斯溫德姆酒店隆重舉行。屆時,與會嘉賓將圍繞固態(tài)電池材料趨勢及產(chǎn)業(yè)鏈變化等議題展開探討及進行市場預(yù)判,敬請關(guān)注!
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