中國粉體網(wǎng)訊 固態(tài)電池,，正在準(zhǔn)備迎接新的“風(fēng)口”,。
近日，東風(fēng)汽車表示,，其正在研發(fā)第二代,、第三代固態(tài)電池，以及自主陶核電芯,，布局固態(tài)電池全價值鏈技術(shù)生態(tài),。其中，第二代固態(tài)電池有望在2024年上半年量產(chǎn),，屆時整車?yán)m(xù)航里程可達1000公里以上,。
幾乎與此同時，多家相關(guān)企業(yè)也紛紛亮出自己的固態(tài)電池量產(chǎn)時間表,。長城汽車旗下的蜂巢能源計劃2025年量產(chǎn)固態(tài)電池,，衛(wèi)藍新能源稱最快將于2026年量產(chǎn)全固態(tài)電池，日產(chǎn)的固態(tài)電池量產(chǎn)則要到2028年,，而蔚來汽車宣布2023年將向市場推出搭載固態(tài)電池的ET7轎車……誰將最先量產(chǎn)固態(tài)電池,，備受矚目。
01誰在布局固態(tài)電池
眼下,，越來越多的汽車企業(yè),、電池企業(yè)、材料企業(yè)布局固態(tài)電池,。
“東風(fēng)汽車是國內(nèi)最早研發(fā)固態(tài)電池的車企之一,。”東風(fēng)技術(shù)中心前瞻研究中心高級研發(fā)經(jīng)理劉敏向記者表示,，自2018年組建東風(fēng)技術(shù)中心前瞻研究中心固態(tài)電池團隊至今,，該團隊設(shè)計開發(fā)的固態(tài)電池技術(shù)，實現(xiàn)了從關(guān)鍵材料到電芯再到系統(tǒng)“卡脖子”技術(shù)的突破,，有望進一步緩解新能源車主“里程焦慮”問題,。今年1月，由東風(fēng)技術(shù)中心與贛鋒鋰業(yè)合作開發(fā)的東風(fēng)-贛鋒高比能固態(tài)電池E70示范運營車正式交付,，而且該車已在工信部獲批《免征車輛購置稅的新能源汽車車型》（第五十一批）,。目前，有50輛搭載固態(tài)電池的東風(fēng)風(fēng)神E70在全國4省8地開展示范運營,，示范運營里程至今已達35萬公里,。
盡管開發(fā)固態(tài)電池的相關(guān)企業(yè)都在默默走自己的路，但這一領(lǐng)域事實上已經(jīng)形成了新的競爭態(tài)勢,。2021年,，蔚來汽車就發(fā)布了一款單體能量密度達360Wh/kg的半固態(tài)電池包產(chǎn)品，并稱將搭載于蔚來首款轎車ET7上，但其當(dāng)初計劃的于2022年第四季度上市看來已經(jīng)難以實現(xiàn),，于是推遲到2023年,。
今年5月，國軒高科在公司第十一屆科技大會上發(fā)布了一款半固態(tài)電池,，其電芯能量密度同樣達到360Wh/kg,，有望在明年初量產(chǎn)上車�,！颁囯x子電池的電芯包括正負(fù)極,、電解質(zhì)、隔膜等,，半固態(tài)電池提高能量密度走的是電解質(zhì)提升技術(shù)路線,。”國軒高科工程研究總院副院長徐興無在接受記者采訪時談到,，電解質(zhì)材料的演進正從電解液向半固態(tài)電解質(zhì),、準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)、全固態(tài)電解質(zhì)發(fā)展,，因此也相應(yīng)地出現(xiàn)了半固態(tài)電池,、全固態(tài)電池的稱呼。國軒高科400Wh/kg的半固態(tài)電池已有原型樣品,，未來還將通過技術(shù)創(chuàng)新落地硅基負(fù)極迭代,，鋰金屬負(fù)極等技術(shù)，爭取最終實現(xiàn)全固態(tài),。
截至目前,，國內(nèi)的輝能科技、清陶能源,、衛(wèi)藍新能源等企業(yè)均已公開表示,，已經(jīng)具備量產(chǎn)半固態(tài)電池的能力。而在國外,，奔馳,、寶馬、福特,、通用,、現(xiàn)代、豐田,、本田等車企及LG新能源等動力電池企業(yè)均對此作出布局,。
耐人尋味的是，近日,，針對此前市場上“比亞迪全固態(tài)鋰電池在重慶生產(chǎn),，即將裝車試驗”等傳聞,，比亞迪官方進行“辟謠”，稱其為不實信息,。
02誰將率先實現(xiàn)量產(chǎn)
事實上，由于技術(shù)和生產(chǎn)工藝等原因,，目前國內(nèi)多數(shù)企業(yè)宣稱可以量產(chǎn)的固態(tài)電池都是半固態(tài)電池,。中國科學(xué)院院士歐陽明高曾在中國電動汽車百人會年會上表示，“固態(tài)電池真正投入大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用大概時間在2025年～2030年之間,�,！�
與衛(wèi)藍新能源同年成立的清陶能源，已經(jīng)建成了國內(nèi)半固態(tài)鋰電池生產(chǎn)線,。目前公司第一代半固態(tài)電池,，液體含量在5%～15%，能量密度最大到420Wh/kg,，成本可以與如今大量使用的液態(tài)鋰電池相當(dāng),。第二代產(chǎn)品正在小試階段，液體含量降至5%以下,，能量密度達到400Wh/kg～500Wh/kg,，成本相比液態(tài)鋰電池減少20%，并預(yù)計在2024年量產(chǎn),。
中創(chuàng)新航方面透露,，公司一直在做固態(tài)電池的研發(fā)，首先是貧液化,，然后是半固態(tài),，最后到固態(tài)。在能量密度上,，貧液化將達到400Wh/kg,，半固態(tài)將達到450Wh/kg，準(zhǔn)固態(tài)將將達到500Wh/kg,。但其并未透露這些新產(chǎn)品的量產(chǎn)時間,。
在全球范圍內(nèi)，諸多相關(guān)企業(yè)也在固態(tài)電池量產(chǎn)賽道上加速奔跑,。今年4月,，日產(chǎn)發(fā)布了其橫濱工廠固態(tài)電池生產(chǎn)設(shè)備原型，并計劃在2024年建立一條全固態(tài)電池試生產(chǎn)線,，在2028年將全固態(tài)電池推向市場,。同月，本田發(fā)布了面向2030年的電動汽車事業(yè)計劃,。其中提到：開展全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線,，投資約430億日元（約合人民幣22億元）,，計劃于2024年春季啟動。而豐田計劃2025年前全固態(tài)電池將實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn),，并首先搭載在混動車型上,，2030年前全固態(tài)電池要實現(xiàn)持續(xù)的、穩(wěn)定量產(chǎn),。
現(xiàn)代汽車公布的時間表中,，計劃在2025年試生產(chǎn)配備固態(tài)電池的電動車，在2030年左右實現(xiàn)全面批量生產(chǎn),。LG新能源預(yù)計2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn),。寶馬計劃2025年前推出搭載固態(tài)電池的原型車，在2030年前實現(xiàn)量產(chǎn),。
在美國,，電動汽車固態(tài)電池開發(fā)商SolidPower于今年6月就已宣布完成其自動化固態(tài)電池生產(chǎn)線并啟動試生產(chǎn)。據(jù)悉,，該條生產(chǎn)線將投產(chǎn)新型硫化物固態(tài)電池,。隨后，SolidPower將對新型固態(tài)電池進行測試,，未來將向福特和寶馬等車企進行交付,。
03還有哪些技術(shù)瓶頸
業(yè)界普遍認(rèn)為，全固態(tài)電池至少還需要數(shù)年時間才有望實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn),，這是因為全固態(tài)電池的技術(shù)和工藝難題仍未完全解決,，且成本較高。
“當(dāng)前的固態(tài)電池行業(yè),，主流的技術(shù)路線有三種,，分別是聚合物、硫化物和氧化物,�,！北本┐髮W(xué)新能源材料與技術(shù)實驗室主任其魯教授告訴記者，目前國內(nèi)主要以氧化物路線為主,，日韓致力于硫化物技術(shù)路線,，歐洲走的是聚合物路線，美國則是同時推進多條路線,，但各條路線都有長處和技術(shù)瓶頸,。
在國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)采用的氧化物技術(shù)路線，具有較好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性,，并且離子電導(dǎo)率比聚合物更高,，熱穩(wěn)定性接近1000度，同時機械穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性也都非常好,。但氧化物全固態(tài)電池存在孔隙率高的問題,，由此導(dǎo)致氧化物體系不大可能是全固態(tài)電池,。目前國內(nèi)在研發(fā)的其實是固液混合的半固態(tài)方向，會有較好的能量密度,，成本也較低,。
硫化物固態(tài)電池是上述三種材料體系中電導(dǎo)率最高的，但熱動力穩(wěn)定性較差,，所以如何保持高穩(wěn)定性是一大難題,。其中一種解決方法是進行外層涂覆，但又增加了電池的電阻,。另外，硫化物至今仍然無法避免鋰枝晶的產(chǎn)生,，而且制備工藝比較復(fù)雜,，因為硫化物容易與空氣中的水、氧氣反應(yīng)產(chǎn)生硫化氫有毒氣體,。這需要時間來解決工藝難題,，也會增加成本。但硫化物全固態(tài)電池的潛力最大,，豐田在這方面投入了大量的時間,、資金作研究，其擁有全世界最多的硫化物固態(tài)電池專利,。
聚合物固態(tài)電池是最早實現(xiàn)裝車測試的,，優(yōu)點是易加工，與現(xiàn)有的液態(tài)電解液的生產(chǎn)設(shè)備,、工藝較為兼容,，機械性能好。但其缺點是電導(dǎo)率太低,，需要加熱到60度高溫才能正常工作,；而且與鋰金屬的穩(wěn)定性較差，無法適配于高電壓的正極材料,，所以限定了其能量密度,。而聚合物在高溫下的安全問題并未得到太大改善。因此,，聚合物雖然是三條技術(shù)路線中最早開始推進的,，但一直并未實現(xiàn)大面積應(yīng)用。
“一方面,，目前很多企業(yè)對固態(tài)電池研究比較務(wù)實,，且正快速推進；另一方面,，未來誰掌握了固態(tài)電池的成套技術(shù),，誰就能掌握新能源動力的核心,，進而率先搶占全球市場，這或許是眾多企業(yè)大力加速固態(tài)電池早日量產(chǎn)的真正原因,�,！毙炫d無如是說。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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