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3年后量产?揭秘宁德时代固态电池路线

作者: | 发布日期: 2024 年 04 月 30 日 11:07 | 分类: 产业资讯

TrendForce集邦咨询旗下固态电池研究中心获悉,在4月28日的CIBF2024先进电池前沿技术研讨会上,宁德时代首席科学家吴凯首次公布全固态电池的量产时间表。

吴凯称,如果用技术和制造成熟度作为评价体系(以1-9打分),宁德时代的全固态电池研发目前处于4分的水平。宁德时代的目标是到2027年达到7-8分的水平,意味着届时可以小批量生产全固态电池,但大批量生产仍然会面临成本等问题。

吴凯称,目前液态锂电池的能量密度可以达到350Wh/Kg,但再往上提高很难,而全固态电池在能量密度和安全性等方面表现优异,有巨大潜力。

宁德时代的固态电池路线

据TrendForce集邦咨询旗下固态电池研究中心了解,根据电解质的不同,当前固态电池技术主要分为四种主流技术路径:氧化物、聚合物、卤化物和硫化物固态电池。

根据吴凯在2024年CIBF同期论坛上的演讲,宁德时代采取的是硫化物路线。

针对硫化物电解质的环境稳定性问题,宁德时代采用两种策略:一是用可逆双亲性分子疏水层包覆设计提高空气稳定性,二是开发新型合成路线和低含锂量材料降低成本。

吴凯认为,固态电池仅将电解质从液态替换为固态的价值并不大,真正的颠覆性创新在于适配全新的材料体系,例如全固态锂金属电池。

面对锂金属负极存在的问题,宁德时代采取了双重策略:

一方面,利用相变自填充技术强化电解质结构,抑制锂枝晶的生长;另一方面,通过亲锂性界面层设计构筑界面离子传输“高速公路”,从而发挥锂金属负极的高性能。

在正极材料方面,宁德时代研发了单晶正极多层级全包覆技术,以此增强界面结构的稳定性,并结合多功能复合粘接剂构建高效的极片导电网络。

在制造工艺上,宁德时代打通了干/湿法极片制备和电芯一体化成型工艺方案,并且已经建立10Ah级全固态电池验证平台。

值得一提的的,目前日韩也多以硫化物全固态电池为主要技术路线,如丰田在固态电池领域就一直坚持硫化物路线。

宁德时代的固态电池布局

作为全球最大的动力电池生产商,宁德时代全固态电池的研发和量产进展一直是业界关注的重点。

尽管关于宁德时代在固态电池领域的进展鲜有报道,但实际上该公司早已在这一前沿技术领域进行了布局和投入。

2023年4月,宁德时代发布了凝聚态电池,单体能量密度最高可达500Wh/kg。该电池采用半固态的胶质电解液,是一种介于液态电池与固态电池之间的技术路线。

2023年12月,宁德时代在投资者互动平台上表示,公司致力于解决固态电池的各种工程技术难题,并拥有大量技术储备。当前公司的凝聚态电池比固态电池可更快实现量产,并且能够实现高比能与高安全。

在今年3月15日晚举行的业绩解读会上,宁德时代董事长曾毓群表示,公司非常重视固态电池,已经进行了多年的布局,最近加大很多投入。

曾毓群表示,固态电池有3条技术路线,即氧化物路线、硫化物路线、及聚合物路线,目前还有很多基本的科学问题待解决,如大多数固态电解质中的离子扩散速率与液态电解质存在数量级差异、固固界面难以始终保持良好接触等,在突破这些科技问题后,还会遇到产业化的问题。

在专利技术方面,宁德时代亦有所布局,于4月9日宣布获得一项发明专利授权,专利名称为“粘结剂、制备方法、负极浆料、负极极片、固态电池及用电装置”,公开号为CN117165222B,申请日为2023年11月2日。

固态电池成兵家必争之地

固态电池技术虽然在能量密度、安全性和循环寿命方面展现出巨大潜力,但其量产之路却充满挑战,主要难题包括高昂成本、复杂工艺、界面稳定性以及供应链不成熟等。

尽管如此,全球企业仍在竞相争夺这一技术高地,并取得不少进展。

日韩方面,以丰田、日产等为代表的日企已表态将在2028年左右实现全固态电池量产。

三星SDI目标是在2027年量产全固态电池。美国QuantumScape和Solid Power等的固态电池产品已进入A样阶段,SES锂金属固态电池更是则进入B样阶段。

国内市场方面,太蓝新能源4月2日宣布研制出单体容量120Ah、能量密度720Wh/kg的全固态锂金属电池。

4月12日,广汽埃安昊铂发布能量密度超400Wh/Kg的全固态电池。

在一系列企业和技术的推动下,固态电池的市场关注度持续升温。

文:集邦固态电池

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