前段时间,蔚来李斌成功挑战1000公里续航,将安全性高、寿命长、经济性的半固态电池带回大家的视野,围绕半固态电池和固态电池的讨论也非常火热。 除了蔚来汽车150度半固态电池蔚蓝新能源外,2024年固态电池领域也将涌现出多个项目,包括广东恒宇、青岛能源、广州昊威、瑞晓科技等公司签约或启动的固态电池项目,投资额超过亿元。 在国外,近年来,美国、日本、韩国等国的多家电池和汽车龙头企业也加大产能建设力度,加大研发投入,投资初创企业,“押注”固态电池。 到目前为止,这些海外公司的进展如何?让我们来看看:美国quantumscapeQuantumsacpe是一家成立于2024年,由Microsoft和大众牵头的固态电池公司,已累计筹集11亿美元并上市,目前股价为7美元08 美元。 去年 12 月,QuantumSacpe 向一家未具名的汽车制造商交付了第一批最新的 A0 样品进行测试,大众汽车也在其中。
A0样品是QuantumSacpe在去年第二季度发布的一款24层锂金属电芯。 Flexfarme 是一种混合棱柱形和传统软包结构,旨在将相同数量的层(每层具有更多能量)封装到更薄的封装中,以占用更少的电动汽车空间。 据报道,Flexframe结合了提供结构稳定性的刚性框架和柔性聚合物外层,该外层允许细胞表面在框架的固定外部尺寸内膨胀和收缩。 此外,电池每层具有原位形成的正极和锂金属阳极,容量在数安培小时范围内。 Quantumsacpe认为,这些电池适用于多种应用,包括电动汽车和3C数码产品。 到 2023 年第一季度,至少有一家汽车制造商完成了测试。 与此同时,Quantumscape 表示,其首款商用固态电池产品 QSE-5 基于 A0 原型电池,将于 2023 年第二季度开始向合作伙伴交付。 与 A0 原型电池相比,QSE-5 电池具有更高容量的负载阴极,可以保持更高的能量密度。
在今年最新的第三季度财报中,Quantumscape 还披露,QSE-5 电池的商业目标是在 800 次循环后保留 80% 的能量,但一家潜在的汽车制造商此前测试了 A0 电池,发现这个循环次数可以达到 1,000 次。
据悉,1000次循环的实验环境是在标准温度和压力的条件下,使用03c 充电和 02C放电的测试条件,以及100%放电的深度,1000+次循环后容量保持率在95%以上。 Quantumscape表示,未来的工作将继续集中在QSE-5的开发上,预计未来将在乘用车、卡车、两轮车等市场广受好评。 该报告还指出,Quantumscape技术平台的市场机会是巨大的,未来几十年每年可能有数千亿美元的市场机会。 solid power根据固能2024年第三季度财报,固能已向宝马交付首批A-1电动汽车电池,正式进入汽车验证测试,宝马希望在2024年推出首款基于固动力电池技术的样车。 此外,根据Solid Power的官方网站,该公司正在增加SP2硫化物固态电解质的产量,并逐步淘汰SP1电解质,预计每年将生产用于80万辆电动汽车的固态电池。 据Solid Power官网显示,其硅动力电池采用高含量硅负极(阳极)、硫化物固体电解质和镍钴锰(NMC)正极,能量密度为每公斤390Wh。 据官网介绍,其固态电池设计比锂离子电池更安全、能量更高、成本更低。
在此基础上,如果阳极由锂金属制成,能量密度将达到每公斤440 Wh,而如果将正极更换为“转换正极材料”,能量密度将为每公斤560 Wh,成本会更低,但能量体积比将从每升930 Wh降低到785 Wh。
公司计划于2024年至2024年实现年产能100MWh的中试线,并完成CD样品阶段测试2025-2024年,公司将快速建设年产能10GWh,并开始生产车规级电池。 除宝马外,Solid Power还获得了美国福特汽车公司的投资,预计还将向福特提供样品电池。 factorial energy今年1月21日,Factorial Energy宣布获得2亿美元D轮融资,由梅赛德斯-奔驰和Stellantis集团领投。 完成本轮融资后,公司将加速其固态电池的商业化生产和部署。 在梅赛德斯-奔驰和Stellantis之前,Factorial已经宣布与现代汽车和起亚汽车分别签署投资和合作协议,共同开发和测试Factorial的固态电池技术,并将其集成到现代汽车的电动汽车中。 据Factorial Energy官方社交媒体账号消息,10月30日,FactorialEnergy向其汽车制造商合作伙伴出货了100Ah的“准固态电池”。 据了解,该电池采用“因子电解质系统技术”,利用专有的固体电解质材料,通过高压和高能量密度的电极实现安全可靠的电池性能,并在室温下工作的电池中进行缩放。 据报道,该技术比传统锂离子技术更安全,可将续航里程提高20%至50%,并具有嵌入式兼容性功能,可轻松集成到现有的锂离子电池制造基础设施中。 此外,该型号的电池今年也通过了UN 383项标准认证。
10月24日,因子能源投资5000万美元在马萨诸塞州梅休恩建设年产能200MWh的固态电池装配线,这也是美国最大的固态电池生产线。
24m technologies24M Technologies在今年10月26日至11月5日的日本移动展上推出了24m电极到电池组系统(24M Etop),这是一种简化的电池组系统,其中电极直接集成到电池组中,无需单独的电池和模块。 通过从电池组中去除不必要的电池材料,制造商可以降低成本,同时最大限度地提高电池组的能量密度。
据日本媒体12月初消息,24M Technologies表示,将与日本电动汽车(EV)公司Azeba(Azapa)和中国安徽安和新能源科技合作,于2024年开始量产半固态电池。 除了Azeba和Anwa之外,日本富士胶片、德国大众汽车、印度汽车零部件制造商Lucas TVS、挪威电池厂Freyr Battery等都已获得24M授权,并正在规划量产计划。
24M Technologies由麻省理工学院美籍华裔教授蒋叶明于2024年创立,专注于低成本半固态电池。 其半固态电池采用含有液态材料的粘土状材料作为电解质,比液态电解质锂离子电池安全得多,并通过改进的材料和工艺,减少了电池中80%的无活性材料,并省去了电极和电解液生产中耗能的液体处理工艺,使成本可降低40%左右。 韩国LG新能源解决方案2024年9月,LG新能源宣布将在忠清北道清州梧仓能源园区建设半固态电池生产线,目标是在2024年实现商业化。 据悉,该生产线生产的半固态电池将采用“果冻状物质”代替传统电解液,电池的体积能量密度约为650Wh L。 研发方面,6月,LG新能源副总裁、下一代电池研究院院长孙全男在2024年世界动力电池大会上透露,LG新能源将于2024年实现“安全改进”聚合物基半固态电池的商业化,2024年推出750Wh聚合物固态电池,完成硫化物全固态电池的开发。 并在2024年推出超过900Wh L的硫化物全固态电池。孙全南表示,LG新能源的全固态电池基于硫化物体系,未来可以在电池层面实现绝对安全,不起火**。 三星SDI继 2023 年 3 月完成全固态中试生产线后,三星 SDI 于 6 月生产了硫化物基全固态电池样品,位于首尔南部水原研发中心的全固态电池 (ASB) 中试生产线已经完成,全固态电池材料正在验证中,由三星 SDI 大型电池业务部门副总裁 Gojoo-Young 领导。 量产进度方面,公司预计2024年开发大规模电池生产技术,2024年在蔚山量产全固态电池。 此前,在2024年8月,三星SDI宣布将扩建蔚山工厂,建设LFP电池和全固态电池生产线,工厂面积翻番。
在材料体系方面,预计正极材料将从高镍三元过渡到富锂锰基,负极将从硅碳负极过渡到锂金属。 sk on9月,据外媒报道,韩国SK集团旗下的电池制造商SK On成功开发出一种氧化物基固态电解质,该电解质具有世界上最高的锂离子电导率。 氧化物固体电解质由SK ON与檀国大学材料科学与工程学院朴熙贞教授领导的团队共同开发。 SK ON及其研发团队调整了由锂、镧、锆和氧组成的氧化物固态电解质材料LLLZO的添加剂。 与现有的锂离子电导率相比,新材料的锂离子电导率提高了70%,达到了世界最高的电导率。 锂离子电导率是指锂离子通过电解质的速率。 更高的行驶速度将增强电池输出并加快充电速度。 此外,该技术还能够对LLLZO微观结构进行均匀控制,从而确保大气稳定性。 根据SK On的说法,氧化物固体电解质在这方面表现出很高的稳定性,因为固体电解质通常容易受到湿度和二氧化碳的影响,因此长期暴露会降低性能。 氧化物固态电解质材料不仅可以用于基于NCM(镍、钴、锰)正极材料的全固态电池,还可以用于可固化的锂硫电池和锂空气电池等下一代电池,以及SK ON正在开发的氧化聚合物复合全固态电池。 SK ON目前正在开发两款全固态电池,即聚合物-氧化物复合固态电池和硫化物固态电池,并计划在2024年完成这两款电池的早期原型,并在2024年实现商业化。 今年6月,在三星成立53周年庆典上,三星SDI总裁崔允浩透露,三星SDI已经完成了全固态电池试验工厂的建设,并计划在今年下半年开始生产全固态电池样品。 日本丰田
继10月宣布将与日本石化巨头出光兴产合作开发全固态电池后,丰田在11月中旬发布了固态电池路线图,透露此前曾宣布,2024年生产的固态电池每年仅为1万辆电动汽车提供动力(丰田预计2024年电动汽车年销量为350万辆)。 要到2024年或更晚才能实现大规模生产。
据了解,这是因为出光兴产预计到2024年初只能生产几千吨硫化物固体电解质。 此外,根据丰田的路线图,它计划从2024年开始为其电动汽车提供超过800公里的续航里程。 2027-2024年,通过引入高性能电池,续航里程将提高到1000公里以上。 此外,丰田还表示,将在2026-27年增加廉价的磷酸铁锂(LFP)电池,一次充电可保证600公里的续航里程。 本田今年8月,本田美国公司可持续发展和业务发展副总裁杰伊·约瑟夫(Jay Joseph)在加州举行的蒙特雷汽车周上表示,本田计划明年开始试生产固态电池。 与此同时,本田执行副总裁兼全球电气化首席执行官青山真司表示,本田的固态电池可以减轻50%的重量(或体积能量密度的两倍),以增加汽车的续航里程。
青山真司还表示,固态电池将首先用于PILOT等SUV,其续航里程可以增加一倍。 据美国媒体报道,本田还将在2024年与舍弗勒(美国)和俄亥俄州立大学材料与制造研究所成立新的电池研究中心,新的研究中心有望帮助本田实现将固态电动汽车电池从实验室推向装配线的目标。 日产今年2月,日产欧洲研发高级副总裁莫斯表示,日产已成功研发出全固态电池,目标是2024年开始试生产,2024年实现固态电池大规模量产,同年生产出由固态电池驱动的新型电动汽车。 同时,D**ID Moss透露,固态电池将大大提高存储和电力传输的效率,与液态锂电池相比,能量密度和充电速度翻倍。 根据日产的计划,到2024年,全固态电池将能够将电池成本降低到每千瓦时75美元(约合人民币477元),未来进一步降低到每千瓦时65美元(约合人民币414元),以实现电动车型和燃油车型的成本平价。 在研发方面,日产研发人员发现了一种可以抑制枝晶形成的材料,可以避免枝晶引起的电池短路。 他们还发明了一种设计,允许电解质和电极在不分离的情况下反复膨胀和收缩,进一步提高了安全性。 此外,日产还克服了低温快充的问题。 4月11日,日产宣布,将在日本神奈川县的日产汽车研究中心(Nissan Automotive Research Center)进一步推进全固态电池的开发和应用,该中心是串联软包全固态电池的试生产设施。 在 10 月底的 2023 年日本移动展上,日产推出了全固态电池 Nissan Hyper Tourer。 据了解,该车搭载全固态电池,控制车身高度,降低重心,实现平稳加减速和良好的乘坐舒适性。