固态电池量产加速,锂电池产业创新迫在眉睫

小夏 科技 更新 2024-02-08

2月5日,广汽爱安浩博品牌发布公告称,公司在全固态电池研发方面取得新突破。

浩博电池研发部负责人李进表示,此次技术突破的关键点是将全固态电池的能量密度从300Wh kg提高到350Wh kg,这意味着在相同重量下,电池功率可以提高3倍。

业内普遍认为,这一技术进步标志着全固态电池又向前迈进了一步,锂电池的产业创新也迎来了新的进展。

不久前,中国全固态电池产学研协同创新平台在北京亮相。 工业和信息化部装备产业第一司副司长郭守刚表示,以全固态电池为代表的新一代动力电池已成为全球动力电池行业未来发展的重要方向。

中信**判断,随着半固态电池的产业化和整车装载的领先,全固态电池的未来是可以预期的。 同时,随着产业链成本的降低和产业化,固态电池产业的各个环节都将全面受益。

半固态电池先行

传统的液态锂电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四大关键元素组成。 另一方面,固态电池是一种使用固态电极和固态电解质的电池。

传统液态锂电池的两端是电池的正负极,液态电解质在中间。 锂离子在正极到负极再到正极的来回运动过程中,电池的充放电过程完成。 固态电池的工作原理相同,其中正极中的锂离子从活性材料中脱嵌,并在充电过程中通过固体电解质迁移到负极。

一位来自动力电池研究院、从事固态电池研发的研发人员告诉《纽约时报》记者,虽然液态电池技术已经比较成熟,但仍存在电池热失控等安全隐患,而且随着新能源汽车市场容量的快速扩大, 动力电池对高能量密度和高安全性的迫切需求推动了固态电池的发展。

与液态锂电池相比,固态电池具有安全性高、能量密度高、体积小、耐低温等优点。

据悉,固态电池可分为半固态、准固态和全固态三种,区别在于所含液体电解质的质量。 其中,半固态电池液体电解液质量百分比小于10%,准固态电池液体电解液质量百分比小于5%,全固态电池不含任何液体电解质,其电解质材料为固体。

目前,全球范围内所有固态电池主要处于研发和试制阶段。 上述研发人员表示,从液态电池到固态电池,他们首先将面临电解质材料的变化,进而带来工艺的变化。

据介绍,目前固态电池的主流技术路线有三条,包括聚合物固态电池、氧化物固态电池和硫化物固态电池。

材料技术和制备技术不够成熟,生产成本过高,成为制约全固态电池产业化的主要因素。 业界普遍认为,全固态电池规模化至少需要10年时间。 正因为如此,半固态电池被公认为是一条更加工业化的技术路线。

据介绍,目前,日韩欧美等海外企业更倾向于硫化物技术路线,致力于全固态电池的开发,产业化进程相对较慢; 国内大多数企业选择氧化物技术路线,开发的产品大多是半固态电池。

2023年底,蔚来汽车创始人兼董事长李斌通过直播测量了150kWh超长续航电池组的续航里程,将半固态电池的量产带入了现实场景。 搭载该电池的全电动轿车蔚来ET7最终行驶了1,044公里,总行驶时间为12公里4小时。

李斌透露,蔚来150kWh电池是目前全球最大量产、能量密度最高的电池组,可适配所有在售车型。

据悉,蔚蓝新能源是该电池的龙头电芯供应商,专注于混合固液锂电池和全固态电池业务。

无独有偶,2023年8月,同为初创电池公司的青岛能源与上汽集团联合研发了第一代半固态电池负载实验,最大续航里程为1083公里。

上汽集团透露,从2024年开始,该公司的不同车型将量产半固态电池。 其中,智基L6将率先采用半固态电池技术。

国泰君安**分析称,固态电池的普及将从半固态开始,逐步增加。 未来,当技术稳定,工艺确定后成本降低时,半固态电池的体积会慢慢增加,然后逐步迭代到纯固态电池。

领先的汽车公司正在争先恐后地布局

今年以来,固态电池赛道频频出现新趋势。 1月初,在美国上市的固态电池公司Quantum Landscape宣布,该公司开发的固态电池已通过德国大众汽车的50万公里耐久性测试。 据大众汽车集团称,该电池已经测试了几个月,并完成了 1,000 次充电循环。

随后,丰田宣布已成功攻克固态电池瓶颈,其发布的固态电池在能量密度和充电速度上均有重大突破,充电10分钟续航里程可达1500公里。

国内车企方面,蔚来、长安、比亚迪、吉利、上汽、广汽、长城、沃亚、希爱力都在加速布局固态电池技术路线。

其中,广汽集团已明确宣布在固态电池领域取得突破,当电芯能量密度达到400Wh kg时,可以满足极端环境下电池的安全可靠性要求,并计划在2026年实现安装。

2023年底,长安汽车与赣锋锂业联合签署《合作备忘录》,计划加快(半)固态电池研发的合资项目和制造产业化项目,以下一代汽车动力电池(半)固态电池研发为基础开展合作。

据悉,长安汽车目前正在研发的固态电池重量可达350-500瓦时千克和750-1000瓦时升,有望在2030年全面普及。

事实上,龙头车企对固态电池的布局,离不开动力电池企业的支持。 目前,宁德时代、中创航空、国轩高科、蜂巢能源、亿纬锂能、赣锋锂业等都在加速固态电池的技术创新和商业化。

中国创新航空战略品牌负责人郑翔告诉《纽约时报》记者,近年来,公司围绕半固态和固态电池做了大量的研发工作,下一阶段是推动降本,让成本更加优化。

在他看来,全固态电池的商业化还需要一些时间。 技术成熟后,固态电池不仅可以应用于乘用车领域,还可以应用于航空航天领域。 只有在成本和技术之间取得良好的平衡,固态电池才有可能实现商业化。

有望重塑电池产业链

目前,以全固态电池为代表的新一代动力电池已成为全球动力电池行业未来发展的重要方向。 为了鼓励技术创新,近年来,中国出台了一系列政策,支持相关企业解决全固态电池技术的关键问题。

2020年发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》指出,要加快固态动力电池技术的研发和产业化。 这是中国首次将固态电池的研发提升到国家层面。

今年1月19日,工信部副部长辛国斌特别提到,下一步,工信部要支持企业开展联合创新,加大汽车芯片、全固态电池、高水平自动驾驶的技术攻关,进一步提升产品的市场竞争力。

随后,中国全固态电池产学研协同创新平台正式亮相。 中国工程院院士、中科院物理研究所研究员陈立泉在揭牌仪式上表示,要提高全固态电池的能量密度、倍率性能和循环寿命,不仅要关注全固态锂电池的基础科学问题, 如新型电解质材料、界面改性、电池失效机理等,也关注全固态电池的关键技术问题,如电解液量产制备技术、大面积固态电解质膜连续制备技术、全固态电池一体化制备技术等。

受上述消息影响,今年以来,A股固态电池板块呈现小幅上升趋势,当科技崛起时,荣柏科技、向风华、杉杉股份等产业链相关企业围绕固态电池的发展趋势进行了技术创新。

以当盛科技为例,公司自主研发了固态锂电池正极材料、新型富锂锰基材料等多种正极材料。 2021年和2022年,当盛科技将分别获得蔚蓝新能源和青岛能源的大订单,采购的核心是固态锂电池材料。

事实上,不仅是正极和负极材料公司,原本会受到固态电池趋势影响的电解质公司也在加速技术创新。

领先的电解液公司凯宙透露,目前,该公司已申请了30多项固态电池相关专利,股份公司已建成固态电池试制平台和测试线。

中信**判断,随着半固态电池的产业化,全固态电池的未来是可以期待的。 在材料体系方面,预计正极材料将从高镍三元向富锂锰基过渡,负极将从硅碳负极向金属锂过渡。 随着产业链成本的降低和产业化,固态电池产业的各个环节都将充分受益。

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