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來(lái)源: 21世紀經(jīng)濟報道 近日，中國科學(xué)院青島能源研究所發(fā)布消息，稱(chēng)其硫化物電解質(zhì)研究取得新進(jìn)展，打通了硫化物全固態(tài)電池的大型車(chē)載電池制作工藝的最后一道難關(guān)。 目前，該所已建成公斤級硫化物電解質(zhì)批量制備中試線(xiàn)一條，能夠實(shí)現公斤級穩定制備，并搭建了全固態(tài)電池小試制備線(xiàn)。 眼下，固態(tài)電池炙手可熱，“準900V超快充固態(tài)電池”、“輕松做到1000公里續航”等抓人眼球的言論廣為流傳，備受矚目。 與此同時(shí)，蔚來(lái)150kWh電池包下線(xiàn)，智己發(fā)布搭載“第一代光年固態(tài)電池”，廣汽發(fā)布全固態(tài)電池技術(shù)，這一切令人感到下一代動(dòng)力電池———固態(tài)電池開(kāi)始從理想照進(jìn)現實(shí)。 固態(tài)電池被譽(yù)為電池技術(shù)的“圣杯”，能量密度和循環(huán)次數數倍于傳統的液態(tài)鋰電池，困擾新能源汽車(chē)的續航焦慮和熱失控難題或將徹底解決。 也正是因此，固態(tài)電池被視為動(dòng)力電池的一場(chǎng)顛覆性革命。 相關(guān)報告指出，全固態(tài)電池中的電解質(zhì)為固體，不易揮發(fā)或燃燒，且對溫度穩定，不易分解，被認為是高度安全的；固態(tài)電解質(zhì)具有更好的穩定性和機械性能，對鋰枝晶具有更好的抑制作用，進(jìn)而提高電池的安全性。 不過(guò)，業(yè)內人士指出，固態(tài)電池真正面向大眾仍有諸多“鴻溝”，固態(tài)電池制備工藝還未完善，現有工藝中固態(tài)電池需要比傳統鋰離子電池多至少20%的鋰，固態(tài)電池鋰枝晶等問(wèn)題還未解決。 TrendForce集邦咨詢(xún)分析師曾佑鵬在接受21世紀經(jīng)濟報道記者采訪(fǎng)時(shí)表示，“目前固態(tài)電池還未真正量產(chǎn)，市面上宣稱(chēng)已量產(chǎn)固態(tài)電池的主要指半固態(tài)電池，距離真正的全固態(tài)電池量產(chǎn)落地，背后還需要攻克較多的工程和技術(shù)難題�！� 固態(tài)電池彷徨進(jìn)擊 在智己L6上市前，面對半固態(tài)還是固態(tài)電池的質(zhì)疑時(shí)，智己有關(guān)人士明確表示，“使用固態(tài)電解質(zhì)的就是固態(tài)電池”。 但是，檢視其供應商清陶能源生產(chǎn)的所謂的固態(tài)電池卻可以發(fā)現，該公司第一代、第二代產(chǎn)品中仍然有少量液體，5%~15%的液體含量表明，其與理想中的固態(tài)電池仍有差距。 有觀(guān)點(diǎn)認為，半固態(tài)電池直面市場(chǎng)競爭，讓其先行接受市場(chǎng)檢驗，有益于推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)需求逐步上升，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展有望提速。 與液態(tài)鋰電池領(lǐng)域形成寧德時(shí)代和比亞迪兩大絕對龍頭不同，固態(tài)電池還尚未出現絕對龍頭，廣汽埃安、長(cháng)安汽車(chē)、大眾、豐田等多家車(chē)企均將觸角伸向固態(tài)電池。 動(dòng)力電池占到整車(chē)成本的40%以上，車(chē)企擺脫或減少對動(dòng)力電池廠(chǎng)商依賴(lài)的意愿強烈，以至于在固態(tài)電池上“反客為主”，參與固態(tài)電池的產(chǎn)品研發(fā)，把控研發(fā)目標、進(jìn)度目標，以期最終推動(dòng)固態(tài)電池平價(jià)上車(chē)。 技術(shù)資料表明，固態(tài)電池的能量密度和循環(huán)次數秒殺液態(tài)鋰電池。隨著(zhù)液態(tài)鋰電池日益逼近350Wh/kg理論極限值，疊加鋰電池無(wú)法消除熱失控等安全隱患，業(yè)界加快開(kāi)發(fā)固態(tài)電池的意愿強烈。 不過(guò)，頭部公司對固態(tài)電池的態(tài)度卻表現得相當克制，國內一家新能源主機廠(chǎng)有關(guān)人士向 21 世紀經(jīng)濟報道記者表示，“由于自身新能源汽車(chē)的電池裝機量較大，頭部車(chē)企對大規模固態(tài)電池上車(chē)不得不謹慎對待�！� 實(shí)際上，電池巨頭寧德時(shí)代（300750.SZ）至今未發(fā)布半固態(tài)和全固態(tài)電池，僅推出過(guò)一款凝聚態(tài)電池。 曾毓群曾在公開(kāi)場(chǎng)合表示，“寧德時(shí)代已經(jīng)在這方面投資了10年，固態(tài)電池只有在使用新型化學(xué)材料、負極電極使用純鋰金屬的情況下才會(huì )有很大優(yōu)勢，要將這種電池推向市場(chǎng)還有很多困難�！� 同樣，盡管比亞迪（002594.SZ）早在2016年以前就開(kāi)始投入固態(tài)電池的研發(fā)工作，但截至目前尚未公開(kāi)推出與固態(tài)電池相關(guān)的產(chǎn)品。 此前，曾數度傳出比亞迪固態(tài)電池完成裝機測試的消息，但這一傳聞隨即被官方否認。 高成本掣肘 固態(tài)電池相較傳統液態(tài)電池的技術(shù)顛覆性——有效解決電動(dòng)汽車(chē)自燃起火和低溫掉電兩大核心痛點(diǎn)———令業(yè)界對此無(wú)限憧憬。 “從理論上看，固態(tài)電池由于完全取消了易燃的液態(tài)電解質(zhì)，取而代之的是熱穩定性高，不易燃的固體電解質(zhì)，在本征安全上比鋰離子電池更具優(yōu)勢�！痹御i表示。 公開(kāi)信息顯示，磷酸鐵鋰電池的能量密度一般在100Wh/kg~180Wh/kg，三元鋰電池的能量密度通常在150Wh/kg~250Wh/kg，固態(tài)電池則是其數倍的能量密度。 智己L6搭載的固態(tài)電池單體能力密度達到368Wh/kg，續航可以達到1000公里。 實(shí)驗室披露的數據則更高，德國促進(jìn)可持續物理技術(shù)研究會(huì )研發(fā)的固態(tài)鈉硫電池能量密度達1000Wh/kg，太藍新能源成功研發(fā)出720 Wh/kg的全固態(tài)鋰金屬原型電芯。 但是，固態(tài)電池要從理想照進(jìn)現實(shí)必須克服一個(gè)巨大障礙，那就是固態(tài)電池技術(shù)的經(jīng)濟性問(wèn)題。 與大多數處于培育期的產(chǎn)業(yè)一樣，“目前固態(tài)電池最主要的缺點(diǎn)是固態(tài)電解質(zhì)的成本仍然很高，這其中包括材料成本和制造成本。另外，固態(tài)電池的化學(xué)路徑?jīng)]有統一，這導致規模降本效應在當前還很難實(shí)現�！迸聿┬履茉簇斀�(jīng)儲能分析師史家琰在接受記者采訪(fǎng)時(shí)如此表示。 據了解，智己L6搭載固態(tài)電池的版本整車(chē)售價(jià)達到33萬(wàn)元；蔚來(lái)ET7搭載150kwh電池包實(shí)際續航達到1044公里，該電池包正是蔚來(lái)與北京衛藍新能源有限公司聯(lián)合研發(fā)的半固態(tài)電池，造價(jià)接近30萬(wàn)元。 史家琰表示，僅從鋰的角度考慮，以目前的制造工藝，固態(tài)電池比傳統鋰離子電池要多耗用至少20%的鋰，這部分鋰必然會(huì )帶來(lái)成本的提高。 當前磷酸鐵鋰仍占據7成的市場(chǎng)份額，主機廠(chǎng)對電池成本將“銖銖校量”，半固態(tài)電池高昂成本，應該會(huì )讓不少主機廠(chǎng)商對其搭載望而卻步。 量產(chǎn)變數 量產(chǎn)難度過(guò)高是2024年固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化提速必須跨越的最大技術(shù)障礙。目前來(lái)看，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化需要在很長(cháng)時(shí)間內將半固態(tài)電池作為過(guò)渡性方案。 實(shí)際上，即便于 2012年就已著(zhù)手固態(tài)電池研發(fā)的豐田汽車(chē)，其商業(yè)化落地也是屢屢跳票，最新的時(shí)間表已經(jīng)推遲到2028年。LG新能源則預計2030年實(shí)現全固態(tài)電池量產(chǎn)，三星SDI預期2027年投入量產(chǎn)。 曾佑鵬稱(chēng)，半固態(tài)電池已經(jīng)出現產(chǎn)業(yè)化并裝車(chē)應用，但全固態(tài)電池實(shí)現真正產(chǎn)業(yè)化預計短則需要2年，長(cháng)則5-6年時(shí)間。 3月15日，在寧德時(shí)代的2023年報業(yè)績(jì)解讀會(huì )上，曾毓群便表示，固態(tài)電池距離變成商品還很遠，技術(shù)路線(xiàn)上還有很多亟待克服的困難，如果能夠變成商品路線(xiàn)，距離也很遠，但也表示“最近加大了很多投入”。 固態(tài)電池有3條技術(shù)路線(xiàn)，即氧化物路線(xiàn)、硫化物路線(xiàn)及聚合物路線(xiàn)。 曾毓群表示，目前還有很多基本的科學(xué)問(wèn)題待解決，如大多數固態(tài)電解質(zhì)中的離子擴散速率與液態(tài)電解質(zhì)存在數量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸等。 去年年底，“寧德時(shí)代固態(tài)電池可能在2027-2030年量產(chǎn)�！睂幍聲r(shí)代首席科學(xué)家吳凱曾表示，一定程度上代表了這家電池巨頭的態(tài)度。 吳凱稱(chēng)，現在遇到的問(wèn)題主要有兩方面。一是鋰枝晶問(wèn)題，鋰枝晶生長(cháng)是一個(gè)大問(wèn)題，一短路就導致失效。寧德時(shí)代開(kāi)發(fā)了界面增強技術(shù)，讓鋰枝晶相對比較均勻，不容易形成枝晶；二是固溶性的問(wèn)題，因為都是固態(tài)，顆粒材料分離，密度就變大。寧德時(shí)代也開(kāi)發(fā)了雙相導通網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，提升固態(tài)界面的穩定性。 “目前一些研究表明，會(huì )引起電池火災甚至爆炸的‘鋰枝晶’仍然會(huì )在一定條件下在半固態(tài)甚至全固態(tài)電池中生成。固態(tài)電池自身的本征安全（或者主動(dòng)安全）仍需要科學(xué)研究來(lái)進(jìn)一步突破�！笔芳溢硎�。 在此前的直播中，蔚來(lái)CEO李斌坦言自家半固態(tài)電池“象征意義大于實(shí)際意義”，但發(fā)展固態(tài)電池有其必要性，人類(lèi)何時(shí)能夠拿下固態(tài)電池這座“圣杯”尚待時(shí)日。中國科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高則指出，“全固態(tài)電池目前面臨的挑戰是巨大的，具有跨學(xué)科特性，技術(shù)門(mén)檻極高�！� 不過(guò)，固態(tài)電解質(zhì)等固態(tài)電池相關(guān)材料投產(chǎn)提速卻是個(gè)積極信號。天賜材料（002709.SZ）最新回復投資者提問(wèn)稱(chēng)，公司半固態(tài)電解質(zhì)及氧化物與硫化物全固態(tài)電解質(zhì)已進(jìn)入小試到中試階段；新宙邦也表示，已建立全體系固態(tài)電解質(zhì)材料研發(fā)、測試及生產(chǎn)平臺，并實(shí)現噸級量產(chǎn)和銷(xiāo)售，客戶(hù)反饋良好。 |
