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固态电池,会成为储能市场的新宠儿吗?

作者: | 发布日期: 2024 年 04 月 03 日 10:03 | 分类: 产业资讯

随着储能产业的进一步发展,储能电站的高容量发展带来了经济效益的提升,储能电池的容量也越做越大,但随之而来的是更严峻的安全挑战,储能行业的安全问题也引起了广泛的关注。

如何破解安全性风险,提高储能电站的安全性能?在新能源汽车、便携式电子设备、大规模储能系统等领域迅猛发展的背景下,固态电池作为一种极具潜力的新型储能技术,具有高能量密度、高安全性、循环寿命长等优势,正迅速崭露头角,商业化进程骤然加速,那么固态电池会成为储能市场的新宠儿吗?

01  固态电池与储能

固态电池是一种使用固态电解质取代传统锂离子电池中的电解液的新型电池,其正极、负极以及电解质均为固态,这一特性赋予了它更高的能量密度、更强的安全性及稳定性。此外,固态电池在高温、低温环境下表现出更好的工作稳定性,延长了电池的循环寿命,降低了全生命周期成本。

图片图源:网络

尽管固态电池尚处于商业化初期,但全球范围内的研发竞赛已进入白热化阶段。各国政府、科研机构、大型企业纷纷加大投入,通过产学研深度融合,加速固态电池技术的研发与产业化进程。

在应用上来看,固态电池适用于各种储能设备,如家用储能系统、工业储能电站等,其高稳定性和长寿命的特性有助于降低储能成本,提高能源利用效率。

在更高的安全性和能量密度要求下,国内固态电池早已开始进入储能领域。2019年1月,中国电力科学研究院有限公司储能与电工新技术研究所固态高安全储能电池团队研制出固态高安全储能锂电池,解决了电池起火问题,已开始生产,将应用于兆瓦时级储能集装箱示范工程。

02  固态电池优势明显

能量密度高:与传统液态锂电池相比,得益于更高的电化学窗口,可以匹配高能正极材料和金属锂负极,固态电池的理论能量密度更高。

安全性能高:液态电池的安全隐患主要归因于液态电解质,固态电池以固态电解质替换,热稳定性更强,大大降低了自燃、爆炸的风险。

电池重量低:固态电池不需要电解液和隔膜,可简化封装、冷却系统等,整体电池包的重量和体积得以缩减,提升续航能力。

从发展前景来看,固态电池技术能够搭配更高活性及克容量的新型材料,是未来几年内最有可能实现大规模应用的储能技术。但在技术发展过程中,仍面临着一些挑战,一方面是技术门槛较高,另一方面是材料成本较高。

但技术的发展通常遵循从理论探索出发,经过实验室验证,再到产品开发,最终实现商品化的清晰轨迹,固态电池的成本问题预计也将随着技术进步在未来得到解决。

03  固态电池的前景展望

在业界视野中,“固态电池”无疑是当下最引人瞩目的议题之一。它被广泛认为是下一代电池技术的领军者,不仅被中国、美国、日韩等主要国家及地区列入其发展战略之中,更成为下一代电池技术竞争中的核心高地。

当前,海外市场已抢先研发布局全固态电池,各国力争早日实现商业化,纷纷以资金补贴大力推进技术落地。

日本:日本厂商普遍较早布局固态电池,通常以企业与机构联合研发的形式推进,主攻硫化物固态电解质,代表厂商包括丰田、松下、日产等企业。日本打造车企和电池厂共同研发体系,政府资金扶持力度超2千亿日元(约100亿元人民币),力争2030年实现全固态电池商业化,能量密度目标500Wh/kg。

韩国:研究模式以企业自行研究和外部合作并行为主,技术路线集中于硫化物体系,电芯开发速度逊于日本,但韩企延续正负极材料研发优势,有望较快搭建固态电池材料供应链,领先厂商包括三星SDI、LG、SKI等企业。此外,政府提供税收抵免支持固态电池研发,叠加动力电池巨头联合推进,目标于2025-2028年开发出能量密度400Wh/kg的商用技术,2030年完成装车。

美国:初创企业风靡,商业化进程较快。着重于推动电动车产业链本土化,拥有大量固态电池初创公司,创新为主打,风格以快速融资上市为主要目的,技术路径多为聚合物电解质和氧化物电解质,商业化进程较快,代表厂商为Solid Power、SES、Quantum Scape等。

04 企业布局

1.宁德时代

宁德时代专注于新能源汽车动力电池系统、储能系统的研发、生产和销售,同时也在电池材料、电池回收和再利用、电池管理系统、智能制造设备等领域有着深厚的积累和核心技术。当前,宁德时代一直在固态电池技术研发方面保持领先,关注氧化物、硫化物、聚合物等不同的固态电解质技术路线,并加大研发投入。

2.亿纬锂能

亿纬锂能不仅在传统电池业务上持续巩固市场地位,同时在前沿电池技术上积极布局。当前,亿纬锂能已经进行了固态电池技术的深入布局和研发,其固态电池产品采用了卤化物电解质制备的全固态薄膜软包电池技术,致力于提升能量密度、安全性及循环寿命,满足未来更高标准的市场需求。

3.赣锋锂业

在固态电池领域,赣锋锂业积极开展固态电池的研发与产业化工作,致力于解决固态电池的关键技术难题,包括固态电解质的研发、电极材料优化以及电池系统的集成等,以期在未来的新能源汽车和储能市场抢占先机。

4.蜂巢能源

蜂巢能源成立以来,积极投入三元NCM、磷酸铁锂(LFP)、无钴电池及固态电池等多条技术路线的研发与生产,是全球率先实现无钴电池大规模量产的企业之一。在固态电池领域,蜂巢能源在2023年推出了其全球首款方形半固态电池——二代果冻电池,采用了二代果冻电解质技术和一体化复合正极技术,显著提升了安全性和能量密度。

5.国轩高科

在固态电池领域,国轩高科致力于固态电池材料、固态电解质膜、固态电池单体以及电池系统的研发工作,力求解决固态电池的关键技术难题,提升电池的能量密度、安全性及循环寿命。当前,国轩高科固态电池能量密度达260Wh/kg、160KWh三元半固态电池包已经装车应用,360Wh/kg三元半固态电池将在2024年量产。

展望未来,随着技术的不断进步和产业的快速发展,固态电池有望在各个领域实现大规模应用。特别是在电动汽车市场,固态电池将成为推动产业发展的重要力量。同时,储能设备和便携式设备市场也将迎来固态电池的广泛应用。

来源:集邦储能整理

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