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半固态电池已开始装车,全固态还远吗?

作者: | 发布日期: 2023 年 12 月 04 日 9:54 | 分类: 产业资讯

近年来,动力电池技术的发展取得了巨大的进步,但仍然面临安全问题和续航焦虑的挑战。固态电池凭借高安全性和卓越的综合性能逐渐崭露头角,成为行业的新宠。随着各大企业纷纷加入布局,固态电池的发展路径也变得越发清晰。

何为固态电池?研发面临哪些挑战?

固态电池是一种新型锂电池技术,其最显著的特点是采用固态电解质替代传统液态电池中的电解液。与传统液态电池相比,固态电池具有高能量密度、高安全性、更快的充电速度等特点。

在能源领域,固态电池被认为是电动汽车、可再生能源储存等领域的理想选择,因为它有望解决传统电池技术中存在的安全性、能量密度和寿命等方面的瓶颈问题。然而,固态电池在研发过程中也面临着一系列巨大的技术挑战。

首先,固态电池的制造工艺相对复杂,尤其是在电解质的制备方面存在挑战。寻找既具有高离子导电性又具备稳定性的固态电解质材料,是当前研究的焦点之一。

其次,电极材料的选择和匹配也是一个关键问题,因为不同的电极材料对电解质的适应性和稳定性要求各不相同。此外,固态电池需要在高温条件下运行,这也对电池材料的热稳定性提出了更高的要求。

在大规模生产方面,固态电池的成本问题是亟待解决的难题。制备高质量、高性能的固态电池所需的生产工艺相对复杂,直接影响电池的成本和商业可行性。因此,为实现固态电池的商业化应用,必须不断优化生产工艺,提高生产效率,从而降低制造成本。

综合来看,固态电池虽然在其特性上有着极大的优势,但其研发仍面临着制造工艺、材料稳定性、成本等多方面的挑战。解决这些挑战将是推动固态电池商业化应用的关键。

固态电池三大技术路线谁主沉浮

目前,全球各大车厂和电池制造企业等正积极布局固态电池技术。固态电池技术的发展可以分为五大阶段:传统液态电池——凝胶态电池——半固态电池——准固态电池——全固态电池。当前行业尚处于半固态向全固态发展的阶段。

比较热门的固态电解质主要分为三类,分别是聚合物、氧化物和硫化物。聚合物电解质属于有机电解质,而氧化物和硫化物则属于无机电解质。
半固态电池已开始装车,全固态还远吗?表格:集邦锂电整理

固态电池的各技术路线各具特色。其中,聚合物固态电池作为最早实现固态电池车辆测试的技术路线之一,已经成功进入小规模量产。然而,它在室温下的离子导电率较低,需要高温操作,同时在稳定性和成本方面面临一些挑战。

氧化物固态电池在综合性能方面表现较好,研发成本相对较低,同时具有高离子导电性和良好的环境稳定性,适用于高电压电极材料。然而,由于氧化物是陶瓷材料,存在较大的界面阻抗和加工难度,机械性能也相对较差。

硫化物固态电池则具有较高的电导率和潜在的开发价值。尽管它在电导率方面表现出色,但具有稳定性较差,容易氧化,产生有毒气体等问题。另外,硫化物电池的技术难度较大,商业化进展相对较慢。

目前来看,全球固态电池技术路线百花齐放。

欧洲新能源企业主要使用聚合物作为电解质,但由于电导率不高,导致续航性能相对较差。法国Bollore集团早在2011年推出的Bluecar电动车搭载了金属锂聚合物固态电池,但相较于液态电池,续航表现较为有限。欧洲企业在面临电导率瓶颈后,采取投资海外企业的策略,如大众汽车深度投资美股上市的Quantum Scape。

而日韩企业更青睐硫化物电解质,硫化物具有高电导率和高能量密度的潜力,但由于技术难度,丰田等企业的量产计划可能受到了一些阻碍。中国企业则主要以氧化物作为电解质,电导率介于欧洲和日韩之间,主要以半固态电池形式存在。

固态电池产业化进程:2025和2030是关键时间点

固态电池产业正迎来关键的时间节点,全球各大企业纷纷加速产业化进程。

海外市场方面,美国代表为Solid Power和Quantum Scape等初创企业,相比之下,日本和韩国的企业更多地由传统车企和电池厂主导,而在欧洲,近年来的趋势是传统车企转向投资为主,以技术合作创新企业为代表。

半固态电池已开始装车,全固态还远吗?表格:集邦锂电整理

回顾国内市场,固态电池主要布局者涵盖电池企业、学界领军者创办的初创企业以及汽车企业等领域。卫蓝新能源、太蓝新能源、清陶能源、宁德时代、赣锋锂业、辉能科技、广汽集团等企业都在积极推动固态电池的研发和产业化进程。

半固态电池已开始装车,全固态还远吗?表格:集邦锂电整理

在商业应用方面,东风、蔚来、赛力斯等车企已成功实现半固态电池的装车,甚至已经开始交付。与此同时,一些海外企业选择直接跳过半固态电池领域,直接投身全固态电池的研发和应用。大众、宝马、丰田、奔驰、日产等知名汽车品牌也规划在2025年至2030年期间推出搭载全固态电池的动力汽车。
半固态电池已开始装车,全固态还远吗?表格:集邦锂电整理

总的来说,尽管固态电池领域在技术突破和商业化应用面临挑战,但整体呈现积极向前的态势。2025年至2030年,将是固态电池产业迎来更多技术突破和商业化的关键时刻。在此期间,半固态电池将扮演重要角色,已有车企成功将其商业化应用,为解决电动汽车的里程焦虑问题提供了切实可行的方案。

来源:集邦锂电

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