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全固态电池领域又有消息。

5月31日,在新体系电池技术主题峰会上,多位企业专家公布了在全固态电池领域研发的最新进展。专家表示,全固态电池目前还存在性能有限、产线兼容性低等难题。在全产业的努力下,预计2027年全固态电池将实现小批量示范装车。

而几天前,据多家权威媒体报道,工信部和财政部拟牵头60亿元的全固态电池发展计划 ,提供政府基础研发支持资金,以实现下一代动力电池核心材料及制造的重大突破。

全固态电池,由于潜在的高能量密度、安全性和低成本等多维优势,被国际普遍认为是下一代新能源动力电池的发展大势,目前各国均加大投入攻关该颠覆性技术。

但是,在这个赛道大热的背后,还有一些争议和问题需要厘清。

一、群雄逐鹿

固态电池可分为半固态、准固态、全固态三种类型,区别在于所包含的液体电解质质量。其中,半固态电池的液体电解质质量百分比小于10%,准固态电池液体电解质质量百分比小于5%,而全固态不含有任何液体电解质,其电解质材料为固态。

目前在全球范围内,全固态电池主要处于研发和试制阶段。上述研发人员表示,从液态电池到固态电池,首先会面临电解质材料的变更,进而带来工艺上的转变。

目前固态电池有三大主流技术路线,包括聚合物固态电池、氧化物固态电池和硫化物固态电池。

材料技术、制备技术不够成熟、生产成本过高,成为制约全固态电池产业化的主要因素。行业普遍认为,全固态电池距离大规模产业化至少还需5年时间。正因如此,半固态电池成为公认的更利于产业化的技术路线。

目前日韩和欧美等海外企业更倾向于硫化物技术路线,致力于全固态电池的开发,产业化进程相对缓慢;而国内企业多数选择氧化物技术路线,研发的产品多为半固态电池。

2023年年底,蔚来汽车创始人、董事长李斌通过直播实测150kWh超长续航电池包续航里程,让半固态电池的量产上车走向现实场景。搭载该款电池的蔚来纯电动轿车ET7最终行驶了1044公里,行驶总时间为12.4小时。

今年以来,固态电池赛道频传新动向。1月初,美股上市的量子景观宣布,公司研发的固态电池已通过德国大众公司的50万公里耐久性测试。据大众汽车集团证实,该电池经过数月测试,已完成1000次充电循环。

随后,丰田汽车宣布成功克服固态电池的瓶颈,其发布的固态电池在能量密度和充电速度上取得了显著突破,充电10分钟可续航1500公里。

国内车企方面,蔚来、长安、比亚迪、吉利、上汽、广汽、长城、岚图、赛力斯等,均在加速布局固态电池技术路线。

其中,广汽集团明确宣布,已在固态电池领域取得突破性进展,在电芯能量密度达到400Wh/kg时,能够满足电池在极端环境下的安全性与可靠性要求,计划在2026年实现装车搭载。

宁德时代首席科学家吴凯则在4月的技术研讨会上表示,公司的全固态电池研发目前处于技术和制造成熟度评分为4的水平。此外宁德时代计划到2027年实现全固态电池的小批量生产。

二、竞赛正式升级

全固态电池的竞争本已激烈,随着5月29日,“中国或投入约60亿元用于全固态电池研发”消息不胫而走,一时间,更多玩家宣布入局。

5月29日,恩捷股份在投资者互动平台表示,其与北京卫蓝新能源、溧阳天目先导合作成立了江苏三合,主要从事半固态项目的研发和生产;赣锋锂业(002460.SZ)称其第一代固液混合电池已初步实现量产;

同日,福田汽车在互动平台表示,其半固态电池目前已在轻卡上进行技术研发及搭载测试,且正在合作研究固态电池在车辆上的应用。

中企对这一技术的研发紧迫性,还有来自国外同行的竞争压力。作为一项可能颠覆行业格局的突破性技术,日韩、欧美都将全固态电池视为下一代电池技术竞争的关键,并为此制定了具体规划。

日本在2020年发布的路线图中明确,到2030年全固态电池计划实现1000瓦时/升的体积能量密度,这是决定电动汽车续航里程的关键指标。

根据丰田去年发布的规划,最早到2027年,这家日本车企就将向市场投放搭载全固态电池的电动汽车。

中科院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高今年曾提醒称,日本和欧美在全固态电池方面加大研发力度,意图改变目前在液态锂电池方面落后于中国的局面。

与传统的液态锂电池相比,全固态电池放弃了易燃易爆的液态电解质,采用固态电解质材料,被视为电动汽车的“游戏规则改变者”,也被称为锂电终极技术。

根据咨询机构SNE的统计,全球前十大动力电池公司都来自于中日韩三国,其中有六家为中国企业,市场份额总计超过六成。

近两年来,固态电池的投资项目也快速升温。

据不完全统计,自2023年以来,国内半固态和全固态电池项目累计超过11个,总投资额达到664.3亿元。这还不包括中国台湾企业辉能科技计划在法国新建的固态电池工厂,该项目投资额预计超过400亿元。

三、主流技术路线还需探讨

不过,群雄逐鹿下,目前全固态电池的主流技术路线还需探讨。

目前看,全固态电池是确定的技术发展方向,路线上,在电解质选材方面基本集中在硫化物、聚合物和氧化物领域,也有卤化物等其他路线,重点解决的是固固界面问题,之后还有量产的工程化问题。

根据不同的电解质类型,固态电池主要包括聚合物、氧化物、硫化物三种技术路线。其中聚合物固态电池具有良好的机械性能,但常温下离子电导率较低;氧化物固态电池离子电导率较高,热稳定性好,适合大规模生产,但界面接触差,为目前半固态电池主要技术路线;硫化物电解质离子电导率最高,电化学窗口宽,柔度和可塑性好,或最终为全固态电池主要路径,但其生产要求高,且硫化锂前驱体昂贵,短时制约其商业化。

目前海外主要企业如 Solid Power、丰田、三星 SDI等均选择硫化物路线作为固态电池技术方向,并以研发全固态电池为主;国内企业如卫蓝、清陶等均选择氧化物路线,并先行研制、生产半固态电池。虽各企业技术路径选择具一定差异,但从现有趋势来看,氧化物与半固态、硫化物与全固态成为主流搭配,硫化物或成为全固态电池终局技术路径。

以新能源汽车和液态锂离子电池技术在我国的发展历史来看,确立全固态电池的技术路线仍然非常重要。最典型的就是三元锂电池和磷酸铁锂电池之争,当年海外更多的选择三元锂电池为主的时候,中国选择以磷酸铁锂电池为主,如今磷酸铁锂70%的市占率证明了这一路线的正确。

四、结语

业内预测,由于近期国内企业和产业链上下游加码投入全固态电池研发,引发 “鲶鱼”效应,或带动万亿级别的市场,为全球绿色转型和世界范围的可持续发展注入新的动力。

不过,目前的情况来看,虽然全固态电池发展前景让人振奋,但传统的液态电池、半固态电池和全固态电池仍将在未来一段时间长期共存。

根据咨询机构EVTank的预测,到2030年,全球锂电池市场中,90%左右的份额仍将是传统的液态电池,剩余约10%为固态电池。在固态电池所占据的市场份额中,大部分将属于半固态电池。

半固态电池并非从1.0到2.0的迭代技术,但是市场需要有不同价格和性能的产品,去满足各个细分市场。如果全固态电池没有完全商业化,或者商业化以后没有能够大规模降本,那么半固态电池作为1.5代的产品,在高端市场上依然会具备它存在的价值。

本文来自微信公众号“车百智库”(ID:EV100_Plus),作者:岳鹏鹏,36氪经授权发布。

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