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全固態(tài)電池距離量產(chǎn)還有多遠(yuǎn)?
時(shí)間:2023-06-13 18:16來(lái)源:電池聯(lián)盟 作者:子蕊
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由于具有能量密度高、安全性能好、循環(huán)壽命更長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池被視為可以繼承鋰離子電池地位的電池。于是，固態(tài)電池何時(shí)量產(chǎn)成為市場(chǎng)關(guān)心的話題。
據(jù)日經(jīng)中文網(wǎng)報(bào)道，豐田最早將于2027年向市場(chǎng)投放配備“全固態(tài)電池”的純電動(dòng)汽車（EV）。
據(jù)悉，該公司已經(jīng)克服了固態(tài)電池壽命較低這一難題，找到了合適的材料，下一步就是研究如何量產(chǎn)。如果能夠研發(fā)成功，固態(tài)電池肯定會(huì)投入實(shí)際使用。最終，純固態(tài)電池汽車將實(shí)現(xiàn)充電10分鐘，續(xù)航超過(guò)1200公里。
電池聯(lián)盟了解到，豐田在全固態(tài)電池的研發(fā)方面處于領(lǐng)先地位，擁有1000多項(xiàng)相關(guān)專利。2020年夏季，全球首次配備全固態(tài)電池的車輛獲得車牌，并進(jìn)行了行駛測(cè)試。當(dāng)時(shí)的目標(biāo)是在2020年代前半期配備在混合動(dòng)力車（HV）上。
了解全固態(tài)電池
公開(kāi)資料顯示，和電動(dòng)汽車主流的液態(tài)鋰離子電池不同，全固態(tài)電池的電解質(zhì)是固態(tài)，特點(diǎn)是充電時(shí)間短，可延長(zhǎng)續(xù)航距離。調(diào)查公司富士經(jīng)濟(jì)（東京中央?yún)^(qū)）認(rèn)為，全固態(tài)電池的市場(chǎng)規(guī)模到2040年將擴(kuò)大到3.8605萬(wàn)億日元（約合1979.31億元人民幣）。
要想普及全固態(tài)電池，需要開(kāi)發(fā)降低制造成本的技術(shù)。據(jù)日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)估算，全固態(tài)電池（硫化物類）的制造成本為每千瓦時(shí)6萬(wàn)-35萬(wàn)日元（約合3076.24-17944.76元人民幣），比現(xiàn)有鋰離子電池（1萬(wàn)4000日元，約合717.79元人民幣）高4～25倍。
據(jù)介紹，目前全球主流的固態(tài)電解質(zhì)材料路線主要有氧化物、硫化物、聚合物3種。其中，日韓企業(yè)多選擇硫化物固態(tài)電解質(zhì)路線，歐美則以氧化物固態(tài)電解質(zhì)路線居多，我國(guó)布局固態(tài)電池的企業(yè)選擇的路線較豐富：如寧德時(shí)代、蜂巢能源是硫化物路線，贛鋒鋰業(yè)、輝能科技是氧化物路線代表企業(yè)，也有企業(yè)采取復(fù)合路線，例如衛(wèi)藍(lán)新能源以氧化物和聚合物為主。
國(guó)外全固態(tài)電池研發(fā)現(xiàn)狀
在全固態(tài)電池研發(fā)方面，日本領(lǐng)先。調(diào)查世界全固態(tài)電池從自2000年至2022年3月底公開(kāi)的專利數(shù)來(lái)看，日本企業(yè)壟斷了前3名，首位豐田達(dá)到1331件。在前10家企業(yè)中，6家為日本企業(yè)。
除了豐田，日本的日產(chǎn)汽車目前已經(jīng)研發(fā)出固態(tài)電池，目標(biāo)是到2025年開(kāi)始試生產(chǎn)，并于2028年量產(chǎn)一款由全固態(tài)電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車；今年4月26日，本田表示，將開(kāi)發(fā)和推出半固態(tài)和全固態(tài)電池等新一代電池，并計(jì)劃在2024年啟用全固態(tài)電池的示范生產(chǎn)線，所生產(chǎn)的電池將用于2020年代后半期推出的車型。
韓國(guó)三大電池生產(chǎn)商LG新能源、三星SDI和SK On都已布局固態(tài)電池，其中，LG新能源預(yù)計(jì)于2026年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)；三星SDI去年3月宣布已經(jīng)開(kāi)始建造業(yè)界第一條固態(tài)電池試生產(chǎn)線——S-Line，公司計(jì)劃在2025年完成技術(shù)驗(yàn)證，2027年正式批量生產(chǎn)；SK On去年１月宣布與美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的Seung-woo Lee教授合作開(kāi)發(fā)下一代全固態(tài)電池，公司計(jì)劃2025年開(kāi)發(fā)硫化物全固態(tài)電池試制品，2029年實(shí)現(xiàn)商用化。
今年年初，德國(guó)寶馬集團(tuán)近期擴(kuò)大了與美國(guó)固態(tài)電池制造商 Solid Power 的聯(lián)合開(kāi)發(fā)協(xié)議。接下來(lái)，寶馬將會(huì)在其位于慕尼黑附近帕爾斯多夫的電芯制造技術(shù)中心（CMCC）建立一條全固態(tài)電池（ASSB）原型產(chǎn)品生產(chǎn)線。按照規(guī)劃，Solid Power 計(jì)劃在2023年向?qū)汃R集團(tuán)交付用于測(cè)試的全尺寸汽車電芯。第一輛采用全固態(tài)電池技術(shù)的BMW原型車計(jì)劃在2025年前問(wèn)世。
美國(guó)則涌現(xiàn)出多家多家固態(tài)電池初創(chuàng)公司，如QuantumScape、Solid Power、Solid Energy Systems等，這些初創(chuàng)公司已得到了寶馬、大眾、現(xiàn)代等汽車巨頭和多家風(fēng)投基金的投資。
我國(guó)全固態(tài)電池研發(fā)現(xiàn)狀
雖然我國(guó)在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局較晚，但隨著政策的推進(jìn)，企業(yè)的量產(chǎn)步伐正在提速。
孚能科技5月22日在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，公司自主研發(fā)的第一代半固態(tài)電池已順利量產(chǎn)裝車，電池的安全性能和單體電芯能量密度得到提升。
長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科5月31日在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，在固態(tài)電池正極方面，公司與固態(tài)電池企業(yè)保持密切合作，持續(xù)開(kāi)展評(píng)估與驗(yàn)證。
近日，上汽集團(tuán)發(fā)布公告稱，公司和清陶能源簽署增資擴(kuò)股協(xié)議和戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，將進(jìn)一步深化雙方長(zhǎng)期、共贏的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，率先推動(dòng)2025年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池技術(shù)“10萬(wàn)輛級(jí)”大規(guī)模量產(chǎn)落地，依托全球領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)為消費(fèi)者打造真正安全節(jié)能、高性價(jià)比的“爆款電動(dòng)車”。
6月9日，新型電解質(zhì)材料生產(chǎn)商藍(lán)固新能源宣布，公司近期完成超億元A+輪融資，融資資金將主要用于產(chǎn)線建設(shè)、技術(shù)研發(fā)等。據(jù)悉，藍(lán)固新能源于2021年5月創(chuàng)立，是一家以新型電解質(zhì)材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的高科技企業(yè)，由中科院物理所出身的李立飛博士創(chuàng)立。
SNE Researchd預(yù)測(cè)，2025年我國(guó)固態(tài)電池市場(chǎng)空間有望達(dá)30億元，2030年有望達(dá)到200億元。
距離量產(chǎn)還需時(shí)間
雖然固態(tài)電池被市場(chǎng)看好，但短期內(nèi)，其還無(wú)法量產(chǎn)。
中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高4月16日表示，“現(xiàn)在全球已經(jīng)有無(wú)數(shù)人投入到全固態(tài)電池技術(shù)的創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)中，隨著ChatGPT技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)新材料的探索效率極大提高，開(kāi)發(fā)的周期能夠縮短，通過(guò)全球的努力，全固態(tài)電池能夠取得成功。”“我們發(fā)現(xiàn)，在全球頂刊上發(fā)表的與固態(tài)電池技術(shù)相關(guān)的論文正在指數(shù)般地增長(zhǎng)，可以說(shuō)技術(shù)是在商業(yè)化的前夜。”
5月13日，在2023中國(guó)（新余）鋰電新能源材料科技大會(huì)上，加拿大國(guó)家工程院院士、加拿大皇家科學(xué)院院士張久俊表示，“未來(lái)五年內(nèi)全球全固態(tài)電池的商業(yè)化可能會(huì)有些難度，但十年內(nèi)商業(yè)化量產(chǎn)沒(méi)有問(wèn)題。”
在6月9日舉辦的2023世界動(dòng)力電池大會(huì)上，第十三屆全國(guó)政協(xié)副主席、中國(guó)科協(xié)主席萬(wàn)鋼表示，要重視新材料和以全固態(tài)電池為代表的新體系電池的基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)。“在電池技術(shù)方面，我國(guó)量產(chǎn)動(dòng)力電池單體能量密度已經(jīng)超過(guò)了300WH/kg，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、低溫加熱、熱擴(kuò)散安全防護(hù)等新技術(shù)成果也在不斷地涌現(xiàn)。固液混合動(dòng)力電池開(kāi)始裝車使用。"他說(shuō)。
“實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)和應(yīng)用，窗口應(yīng)該在2025年到2030年期間。”6月10日，在2023世界動(dòng)力電池大會(huì)“新一代動(dòng)力電池與前瞻技術(shù)”主題論壇上，中國(guó)工程院外籍院士、固態(tài)電池領(lǐng)域頂尖科學(xué)家孫學(xué)良說(shuō)，未來(lái)10年，將是固態(tài)電池研發(fā)的關(guān)鍵機(jī)遇期。
總之，在全固態(tài)電池的大規(guī)模量產(chǎn)的道路上，還有成本過(guò)高、鋰離子電導(dǎo)率偏低等難題需要解決。
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽：
全固態(tài)電池
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