固態(tài)電池作為鋰電池下一代的重要方向,從市場的角度來看,如果能夠量產(chǎn)使用,將會很大程度上改變目前的電池市場格局
盡管全球的固態(tài)電池研發(fā)和投資熱鬧非凡,但整體來看,車用固態(tài)電池尚處于研發(fā)階段,遠未進入量產(chǎn)階段。
“雖然固態(tài)電池具有高安全性、高能量密度、循環(huán)次數(shù)高、相對較輕等特點,但界面阻抗大(電解質(zhì)跟材料界面是固—固狀態(tài),不利于鋰離子傳輸)、快充難度大(高阻抗、低導電率導致內(nèi)阻大)、成本高等一系列問題尚待解決。”勁邦資本合伙人王榮進如此分析。
中科院青島生物能源與過程研究所研究員崔光磊認為,現(xiàn)在的固態(tài)電池還停留在研發(fā)階段,主要是因為固態(tài)電池存在容量衰減、內(nèi)阻增加、內(nèi)路短、熱失控、日歷等失效行為,降低了電池的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性和可靠性。
從實操的角度來看,清陶新能源材料研究院院長何泓材認為,固態(tài)電池研發(fā)和生產(chǎn)的挑戰(zhàn)主要在于:高離子導電率固態(tài)電解質(zhì)材料的開發(fā)、固體與固體之間的接觸界面高阻抗和穩(wěn)定性、固態(tài)電池特需設備的開發(fā)等。只有對這些挑戰(zhàn)都找到解決方案,固態(tài)電池才能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)。不少創(chuàng)業(yè)公司可能僅僅在其中一兩點上有自己的解決方案,最終還是沒能實現(xiàn)固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化。
青域基金創(chuàng)始人徐政軍的解釋是,國內(nèi)雖然有不少科研院所、產(chǎn)業(yè)龍頭都在布局研發(fā),但大都還在實驗室樣品階段。媒體宣傳的所謂固態(tài)電池,都不是真正的“全固態(tài)鋰電池”,很多都是半固態(tài)鋰電池,采用固液混合電解質(zhì)技術(shù)。
在王榮進看來,固態(tài)電池的應用演進路徑是:先要在消費電子領域推廣,經(jīng)過充分的驗證后, 再經(jīng)過1~2年整車測試驗證,才能真正在汽車上使用,這一過程至少還需要5~7年。
固態(tài)/半固態(tài)電池巨大的發(fā)展?jié)摿ν瑯右鹆速Y本界的關注。今年年初,外媒報道稱,24M獲得了2180萬美元(約1.5億元)的D輪融資,該輪融資由日本兩家企業(yè)界巨頭京瓷集團和伊藤忠商事株式會社領投。加上最新一輪的投資,迄今為止該公司募資總額已經(jīng)達到7180萬美元(約4.9億元)。
日本
日本巨頭的投資自然不是突然的心血來潮。據(jù)起點鋰電大數(shù)據(jù)記者了解,目前日本對半固態(tài)電池的布局較為全面,包括豐田、本田、松下等23家汽車、電池和材料企業(yè),以及京都大學、日本理化學研究所等15家學術(shù)機構(gòu)也在聯(lián)合研發(fā)電動車全固態(tài)鋰電池。
上個月,豐田汽車宣布,將于松下共同建設一家新的合資公司展開車用方形電池事業(yè),合作內(nèi)容包括豐田擬向新公司出資51%,松下出資49%,共同開發(fā)全固態(tài)電池。據(jù)了解,豐田已研究固態(tài)電池多年,按照其規(guī)劃,將于本世紀20年代初實現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化。
中國科學院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事歐陽明高曾透露,日本為應對中國和韓國電池產(chǎn)業(yè)的崛起,據(jù)全國之力研發(fā)下一代固態(tài)電池,每年政府經(jīng)費達到50-100億日元。
中國
面對日本的強勢布局,國內(nèi)企業(yè)也并不示弱。據(jù)起點鋰電大數(shù)據(jù)記者了解,國內(nèi)企業(yè)中清陶能源、寧德時代、贛鋒鋰業(yè)、比亞迪、國軒高科、輝能科技等已有這方面的行動。
在今年年初的美國CES展上。輝能科技推出了新一代革命性的原創(chuàng)固態(tài)電池技術(shù)。該新一代電池包與傳統(tǒng)電池的差異主要在于兩方面:電池包僅有四顆電池芯構(gòu)成;自帶散熱系統(tǒng)的電芯。
目前,輝能固態(tài)電池包技術(shù)已吸引中歐美日車廠試樣,并與歐洲某汽車集團洽談合作計劃,預計最快今年便能看到全球首臺采用“BiPolar+三維結(jié)構(gòu)固態(tài)電池包技術(shù)”的樣車展出。
四顆電池芯就能組成一輛整車電池的三維結(jié)構(gòu)固態(tài)電池包
運用該技術(shù)的電池包單一電芯已可達到85.2伏、20度電以上,只需要四顆電芯就能驅(qū)動整車,因此省去大量連接線材,將電池包體積縮小了五成。
隨后,1月12日,在中國電動汽車百人會論壇期間,一臺天際ME7成為了大家爭相討論的焦點,這也是國內(nèi)首臺公開展示的固態(tài)電池樣車。
天際汽車搭載固態(tài)電池動力的ME7展車 工信部苗圩部長饒有興致地坐進車內(nèi)體驗,并給予了高度評價
清華大學材料學院副教授李亮亮表示:“固態(tài)電解質(zhì)不易燃,還不會產(chǎn)生液態(tài)電解質(zhì),因此不帶腐蝕性,是解決電池安全性問題的有效方案,也符合未來電池發(fā)展的趨勢。”
韓國
在鋰電池領域與中日三分天下的韓國對固態(tài)電池亦虎視眈眈,早在2017年,三星SDI就于北美車展展出了固態(tài)電池;2018年11月,三星SDI、LG化學和SK創(chuàng)新計劃聯(lián)手開發(fā)核心電池技術(shù),并將成為1000億韓元的基金,用于進行固態(tài)電池、鋰金屬電池等的研發(fā)。
德國
作為包攬了幾乎全球優(yōu)質(zhì)車企的德國,在新能源汽車逐漸成為趨勢的今天,動力電池似乎成為了德國上下的一塊“心病”。既然鋰電池中日韓三分天下的局勢已定,那么固態(tài)電池或?qū)⒊蔀椴诲e的選擇。
大眾汽車去年宣布,向加州初創(chuàng)公司QuantumScape注資1億美元,用于固態(tài)電池的開發(fā)和量產(chǎn)。后者計劃在2025年研發(fā)并擁有可量產(chǎn)的固態(tài)電池。此外,寶馬也宣布,將攜手電池技術(shù)公司SolidPower共同研發(fā)全新的固態(tài)電池,此前SolidPower曾打造出了一種全新的固態(tài)電池,在相同重量下,其電量達傳統(tǒng)鋰電池的2--3倍。
小結(jié)
固態(tài)電池作為鋰電池下一代的重要方向,從市場的角度來看,如果能夠量產(chǎn)使用,將會很大程度上改變目前的電池市場格局,因此,跑馬圈地已成為各個國家的共識;從應用的角度來看,固態(tài)電池結(jié)構(gòu)中沒有氣體和液體,擁有高密度性、高安全性等無可比擬的優(yōu)勢。
















