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全球固态电池量产竞赛,中国企业攻势猛烈!

作者: | 发布日期: 2024 年 07 月 03 日 14:19 | 分类: 产业资讯

今年上半年,固态电池领域捷报频传,从汽车制造商到电池供应商,全球各地几乎每月都有突破性进展。本文将分析全球企业在固态电池领域的最新进展和技术成熟度。

 

中国固态电池产业全速前进

固态电池技术的研发已成为全球科技竞争的前沿领域,主要集中在中国、日本、韩国、美国和欧洲这五个国家和地区。中国在这一领域的发展尤为显著,电池制造商、初创企业、上游原材料供应商以及汽车制造等领域的企业都积极参与并推动技术创新。

电池制造商宁德时代、比亚迪、国轩高科等相继公布了其在固态电池领域的进展和规划。

宁德时代今年4月首次公布了全固态电池的研发进展,目前技术水平达到4分,计划到2027年提升至7-8分,届时将开始小批量生产。宁德时代表示其已经在全固态电池领域积累了十多年的经验,组建了近千人的研发团队,致力于将全固态电池在市场上的占比提高到1%。

比亚迪旗下弗迪电池计划从2027年开始小规模生产全固态电池,首批将应用于比亚迪高端车型,预计到2030年,约4万辆车将采用全固态电池,到2033年将增至12万辆。

国轩高科在5月发布了能量密度达350 Wh/kg的全固态电池,计划于2027年进行小规模试验,预计到2030年实现量产。亿纬锂能则在6月宣布2026年推出高功率全固态电池的规划,并计划在2028年推出能量密度达400 Wh/kg的高比能量产品。

另外,欣旺达、辉能科技、赣锋锂业、孚能科技、力神电池、南都电源、比克电池等电池企业也在固态电池领域取得了显著进展,特别是在能量密度提升和项目建设方面。

能量密度方面,欣旺达第二代样品达500Wh/kg的能量密度。赣锋锂业的第一代固液混合电池有240-270Wh/kg的能量密度,第二代预计超过400Wh/kg。孚能科技实现了400Wh/kg电芯的产业化,并开发了500Wh/kg样件。力神电池推出了402Wh/kg的半固态电池。南都电源的固态电池能量密度为350Wh/kg,具备量产条件。

项目建设方面,孚能科技打造的广州最大半固态电池生产基地试投产,年产量达30GWh;辉能科技建成了全球首家千兆级固态锂陶瓷电池工厂,今年内将交付固态电池C样产品;赣锋锂业国内最大的固态电池生产基地,已经交付超过1000台固态电池。

初创企业方面,清陶能源、卫蓝新能源、太蓝新能源、领新新能源、高能时代等,合源锂创、金羽新能等,不仅在技术创新上取得突破,还在量产准备和市场应用上取得进展。

清陶能源成功量产第一代半固态电池,并计划于2024年推出性能更优的第二代产品。卫蓝新能源半固态电池项目已经成功并网,现正朝着2027年全固态电池量产的目标稳步前进。领新新能源固态聚合物电池生产线已实现量产,初期年产能力达到0.5GWh。

在技术创新方面,太蓝新能源发出世界车规级固态锂金属电池,具有120Ah容量和720Wh/kg的高能量密度。金羽新能宣布无负极锂金属电池能量密度>460Wh/Kg,屹锂新能源成功研发并制备出2Ah及5Ah的全固态电池软包电芯,能量密度为410Wh/kg......

资本市场对初创企业的关注度也在不断提升,2024年上半年,投资热情高涨,特别是合源锂创、瀚宇新能源等企业,融资资金规模多在数千万元至亿元级,这不仅加速了技术研发,也为产能扩大和市场开拓提供了强有力的支持。

另外,车企也是固态电池技术竞赛的重要参与者:广汽埃安突破性地提升能量密度至400Wh/kg,计划2026年商用化;深蓝汽车推出全球首款无隔膜固态电池技术;北汽蓝谷进行固态电池验证试验;上汽集团智己L6首发368Wh/kg固态电池,计划2026年量产。

 

海外固态电池企业你追我赶

固态电池技术在海外市场同样备受关注和重视。日本、韩国、美国,以及英国、法国、德国、西班牙、比利时和瑞典等欧洲国家的企业正积极推动固态电池的研发和产业化。

日本在固态电池领域的技术创新和材料突破尤为显著。丰田凭借超过1300件固态电池专利,计划在2027-2028年推出全固态电池技术,预计搭载该技术的车型将实现1000公里以上的续航能力和10分钟快充。TDK开发的新材料实现了能量密度高达1000Wh/L的百倍提升。Maxell则推出了能在极端温度下工作的全固态电池。

在产能扩展和生产线建设方面,日产汽车计划于2025年3月投入运营全固态电池试点生产线,而三井金属则计划将全固态电解质量产试验设施的产能提升两倍。

韩国企业在固态电池技术合作方面取得了显著进展。SK On分别与美国固态电池开发商Solid Power及德克萨斯州大学合作,共同推动固态电池技术创新。Samyang则积极与本国企业联合,致力于硫化物固态电池材料的深入研发。

在量产规划方面,三星SDI和LG新能源分别计划在2027年和2030年实现全固态电池的量产。三星SDI的目标是达到900Wh/L的能量密度。

美国的固态电池技术商业化进程也在快速推进。Factorial已向奔驰交付锂金属固态电池B样;Solid Power的全固态电芯设计已进入A-2样阶段;Ensurge向消费电子公司交付了首批固态锂微电池,而QuantumScape的全固态电池通过了大众公司的耐久性测试。

欧洲企业在固态电池技术领域的布局同样十分积极。Blue Solutions计划在法国建立超级工厂,预计2030年投产。德国促进可持续物理技术研究会发明了一种新工艺,可使电池能量密度超过1000Wh/kg。Northvolt则公布了锂金属电池的外部验证数据。

 

固态电池技术难点逐一击破

固态电池技术领域正在迅速发展,全球范围内的中、日、韩、美、欧等多国企业都在积极推进技术创新和商业化进程。然而,要在这场竞争激烈的市场中脱颖而出,可能还需要时间的考验。现阶段,固态电池技术虽然取得了显著进展,但仍面临一些重要的挑战。

固态电池电解质在提升电导率和改善固-固界面接触方面面临巨大挑战。

太蓝新能源开发的全固态锂金属电池采用高性能氧化物复合固态电解质,有效解决了固-固界面阻抗问题。上海交通大学张希教授团队也在固-固界面研究方面取得了重要进展,并通过成立屹锂新能源推动科技成果的商业化转化。

此外,中科院青岛能源所开发的适应硫化物全固态电池的新叠层工艺方法,解决了电解质与电极间的接触问题。中国科大全固态电池技术取得新突破,硫化物电解质成本降92%。东京理科大学的新型烧绿石型氟氧化物材料在广泛温度范围内保持优异电导率,为理想的固态锂离子电池电解质提供了新选择。

锂金属被视为电池负极材料的最终目标,然而它目前仍面临诸多挑战,例如安全性、循环稳定性和成本效益等方面的问题。

浙江大学涂江平、钟宇团队在规模化应用方面取得了突破,香港城市大学支春义教授团队在超稳定固态锂金属电池方面也取得了显著进展。哈佛大学约翰・A・保尔森工程与应用科学学院的研究人员则开发出了新型锂金属固态电池。

面对锂金属负极存在的问题,宁德时代采用双重策略: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。

另外,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。此外,宁德时代还打通了干/湿法极片制备和电芯一体化成型工艺方案,并建立了10Ah级全固态电池验证平台。

在电池结构、循环稳定性和快速充电能力等方面,各研究机构和企业也在不断取得进展。

深蓝汽车的无隔膜固态电池技术简化了设计并提升了性能。Ampcera全固态电池技术实现15分钟内从0充至80%的快速充电能力。美国ION Storage Systems的固态电池显示出在125次循环后容量衰减低于5%,拥有超1000次的循环潜力。哈佛大学工程与应用科学学院开发的锂金属固态电池能够进行至少6000次的充放电循环。

在材料回收与再利用领域,美国24M公司的Liforever直接材料回收工艺为半固态锂离子电池提供了高效和经济的解决方案,进一步提升了固态电池的环保性能和经济性。

固态电池领域的技术突破远不止于此。尽管挑战重重,全球的科研团队和企业正积极解决技术难题,推动这一技术向前发展。随着技术的不断成熟和商业化进程的加快,固态电池有望在未来的电动车和便携设备中发挥重要作用,提供更可靠的能源解决方案。

小结

中国作为全球最大的新能源市场,已经成为固态电池技术发展的热土。从电池制造商、初创企业到汽车制造商,中国企业正在以前所未有的速度全面布局固态电池领域。同时,日本、韩国、美国以及欧洲等国家和地区也在固态电池领域快速前进。

随着固态电池技术的关键难题逐步被攻克,固态电池的商业化道路将更加顺畅。TrendForce集邦咨询预测,到2028年左右全固态电池将迎来量产的关键时期。在此期间,中国企业在技术研发和市场应用方面的表现将备受期待。

来源:集邦固态电池

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