固态电池开启全球竞争模式,谁将胜出?

作者: | 发布日期: 2020 年 12 月 14 日 9:48 | 分类: 产业资讯

近期,关于固态电池的好消息不断。

继大众集团和比尔盖茨共同投资的QuantumScape公司发布全新的固态电池技术之后,据《日经新闻》报道,丰田目前正在开发的固态电池汽车,在同等条件下的续航里程可以达到采用传统锂离子电池的两倍,即便对于最紧凑的车型来说,也不需要多布局电池而牺牲内部空间。

该报道称,对于搭载固态电池的汽车来说,充满电只需要大约10分钟,相比于传统电动汽车缩减了至少三分之二。

因为具备安全、循环性能强、能量密度高、适用范围大等优点,固态电池被广泛期待为下一代动力电池技术,过去十年相关专利数量增长超过10倍。谁能提前在技术上取得突破,实现量产,谁就能赢得更好的市场地位。如今,固态电池全球竞争模式已经开启。

全球布局固态电池

据了解,目前固态电池市场的竞争主要集中在日本、韩国、欧美、中国等地区。

日本在固态电池上的研发时间相对较早。最早入局的丰田早在2008年就与固态电池创企伊利卡(Ilika)展开了合作,并于2019年初宣布与松下合作。近日,丰田表示,希望成为全球首家量产搭载固态电池汽车的厂商,明年将推出原型车,在2021-2030这个十年的初期开始面向市场销售。

此外,三菱、日产、松下等日本企业也有布局固态电池行业,日产汽车也计划打造自己的固态电池汽车,希望在2028年前推出实车。配合车企研发动向,日本原材料厂商也在加快步伐,三井金属、出光兴产计划于2021年开始生产固态电解质。

日本市调机构富士经济(Fuji Keizai)预期,2035年全球全固态型锂电池(全固态电池;包含硫化物系、氧化物系、高分子系等)市场规模预估将扩增至2兆6772亿日圆,将较2018年24亿日圆暴增1114倍。

为援助日本企业研发全固态电池,日本政府计划即将设立2兆日圆规模的减碳技术援助基金,对全固态电池的生产研发提供数千亿日圆补助。

韩国方面,早在2018年11月,韩国三大电池企业LG化学、三星SDI和SKI就组成联盟,共同开发包括固态电池的下一代电池核心技术。

今年3月,三星高等研究院与三星日本研究中心在《自然·能源》发表论文称,公司新研发的全固态电池能够实现900Wh/L高能量密度、1000圈以上长循环寿命,电池一次充电后可驱动汽车行驶800公里。

今年8月,SKI联手98岁诺奖得主古迪纳夫及其团队研究助理哈迪·汉尼(Hadi Khani),继续开发下一代电池技术。

12月1日,LG电池事业分拆完成,LG Energy Solution(LG能源解决方案)正式成立。LG能源解决方案表示,将加速全固态电池和锂硫电池等新一代电池技术的开发,制定战略实现可持续增长引擎。

欧美方面,由福特支持的电池创企Solid Power在去年4月与福特汽车公司合作,开始研发下一代电动汽车全固态电池。今年10月,已经生产出第一代全固态电池(ASSB)原型产品。Solid Power表示,2022年初将开始测试用于汽车生产的固态电池。

大众投资的初创企业QuantumScape近日发布了全新的固态电池技术。数据显示,其电池可在15分钟内充满80%的电量,在续航里程为300英里或更高的车辆上搭载,正常使用寿命将达到12年左右。同时测试表明,该电池在800次循环后并未衰退,相当于24万英里(38万公里)的行驶里程。

国内方面,包括宁德时代、国轩高科、赣锋锂业、天齐锂业等锂电企业,比亚迪、蔚来、长城汽车、北汽集团等车企都有参与固态电池研究。

当升科技2019年底曾表示,公司固态锂电材料已对国内外多个客户送样,产品性能获得广泛认可,目前正根据客户反馈和需求进行后续研究开发。

今年7月,赣锋锂业在互动平台上表示,第一代2亿瓦时的固态电池中试线已经顺利投产,产品性能全面达到公司固态电池研发团队研制样品的水平,目前正积极与车厂客户对接固态电池的上车合作事宜。

同样在7月,搭载清陶固态电池系统的纯电动样车在北汽新能源完成调试,成功下线。据悉,清陶第I代固态电池系统已经初具量产可行性,其总投资55亿,年产10GWh宜春清陶固态动力锂电池项目(一期)已经投产。

国轩高科徐兴无在今年9月也表达了公司在固态电池方面的布局,表示两年内引入相关技术,2022年开始进行固态电池技术的迭代升级,生产高安全固态电池;2025年后生产出能量密度超过800Wh/L、超过400Wh/kg、循环800次的全固态电池。

不过,每个国家,以及各家企业在固态电池路线的选择上并不一样。

各国技术路线偏好不同

固态电池分为三大技术路线,分别是:聚合物、硫化物和氧化物全固态电池。每一种技术路线都有其优势与劣势。

与硫系及氧化物相比,聚合物不占优势。但是在容易集成方面还是有一些优势的。

氧化物虽然也有技术难点,但是这些技术难点一旦突破了之后,它在商用、大规模量产方面,成本竞争力就非常强。

硫化物由于具有较高的能量密度和低廉的成本,有着巨大的开发潜力。

相对而言,欧美企业偏好氧化物与聚合物体系,而日韩企业则更多致力于解决硫化物体系的产业化难题。如丰田在2010年就推出硫化物固态电池,2014年其实验原型能量密度达到400Wh/kg。

实现商业化还需时间

固态电池在能量密度、质量上都有着传统电池所无法比拟的优点,甚至于电池在使用30年以上仍可保持90%以上的初始性能,非常让人人期待。据相关机构预测,全球固态锂电池的需求量在2020年、2025年、2030年分别有望达到1.7GWh、44.2GWh、494.9GWh,2030年全球固态电池市场空间有望达到1500亿元以上。

不过,固态电池目前尚不具备大规模产业化的条件,想要产业化还很需要很长一段时间,毕竟动力电池和一般消费类电池相比,对一致性、装车后的循环寿命、安全性有更高的要求,只有这些问题解决了,才能谈产业化。

尽管很多厂商都对固态电池寄予很高的期待,丰田曾提出2022年进行商业化应用。但业内人士认为,固态电池的工艺路线尚不成熟,降本仍是一个漫长的过程,或2025年才能全面实现产业化。

不管未来固态电池产业如何发展,技术总是会向前发展的,时间会告诉我们答案!

文章来源:中国电池联盟
作者:子蕊

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