公司总机:010-8410-8866
业务咨询:​400-093-2688
固态电池量产在即,能否与液态电池“掰手腕”?
来源: | 作者:石伟 和君咨询新能源事业二部 | 发布时间: 2024-04-01 | 73 次浏览 | 分享到:

随着中国新能源汽车的全球畅销,以及客户购车理念的不断升级,电动汽车的“心脏”——锂电池的能量密度、安全性、低温性及充电效率等再次受到业内外的高度关注。在规模、技术及产业链都占优势的液态电池格局中,固态电池如何披荆斩棘杀出一条血路?本文将逐一揭晓。


能量密度和安全性触及液态电池发展瓶颈

一方面,国家政策提出较高预期,现有锂电材料性能接近极限。随着智能网联电动车和电化学储能需求持续增长,高能量密度和高安全性已经成为客户重点关注要点。国家更是颁布相关有力政策助力其高质量有序发展,如《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出,单体电芯比能量要在2020年达到300Wh/kg,力争达到350Wh/kg,2025年达到400Wh/kg,2030年达到500Wh/kg。但是,市面上的高容量电池体系现阶段很难达到400Wh/kg,即使搭配上“高镍+硅碳”的高配组合,能量密度也只能在360Wh/kg左右,所以如何“锦上添花”进一步提升能量密度成为业内相关企业提升自身实力的首要选项。

另一方面,安全性成为发展诟病。我们都熟悉的传统液态锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜、结构件等构成。其中,液态电解质的有机溶剂存在易燃性、高腐蚀性、抗氧化性较差、无法解决锂枝晶问题,所以在一定程度上存在热失控潜在风险,这也制了高电压正极、锂金属负极等高能量材料的使用。

图片

图1 液态锂离子电池热失控的诱发机制


固态电池有望成为液态电池“升级版本”

固态电池是一种新型锂电池技术,近年来发展态势良好,有望从高端应用领域开始逐步渗透。从应用场景来看,动力电池市场在电动车的带动下成为主要应用领域。

随着规模、技术、市场及产业链不断成熟,固态电池将于2025年后在3C电子、无人机、储能、高端新能源汽车等领域实现产业化和商业化,并且整体出货量将呈现快速增长趋势。
依据EVTank对于全球锂离子电池出货量的预测,2025年、2030年全球固态电池出货量分别突破43GWh、570GWh,复合增长率为67.68%,预计2030年全球固态电池整体渗透率约为9.4%。
固态电解质是固态电池的核心关键,其替代了传统液态锂电池中的隔膜和电极液,在有效实现精简组成结构的同时,也同样实现了:
1. 安全性能提升:固态电池不易发生短路现象。值得一提的是,固态电解质具备不可燃、不挥发、耐高温等优质特征,就算遇到极端情况也很难发生起火或爆炸的现象。
2. 能量密度更高:现阶段,液态锂电池能量密度最高在300Wh/kg,随着科研技术持续创新,固态电池的理论能量密度可高达700Wh/kg,是液态锂电池的2.5倍左右。
发展难题依然制约产品商业化

寻求更高能量密度和安全性已经成为制造车企和消费者的主要需求,万众瞩目的固态电池将被视为最具竞争力和市场前景的动力电池技术类型之一。

“电池大王”宁德时代董事长曾毓群曾表示,目前固态电池有所谓的氧化物路线、硫化物路线、聚合物路线三条路线,大家现在都在研究。但他也认为,固态电池只有在使用新型化学材料、负极电极使用纯锂金属的情况下才会有很大优势,要将这种电池推向市场还有很多困难。

不仅如此,韩日龙头企业也纷纷提前加速固态电池布局进程,2028年可能会是量产之年,其中丰田计划2027年实现全固态电池装车,SKI计划2028年实现固态电池商业化。但是固态电池的全性、续航力和经济性仍有待进一步观察,尤其是制造成本在规模性量产之前将大大高于液态锂电池。实际情况来看,液态锂电池在日本的研发与销售从未停止过。


量产上车“千呼万唤始出来

3月25日,智己汽车官宣行业首个准900V超快充固态电池即将量产上车。但是这并非是此前常规的半固态电池,该款电池采用自研“纳米固态电解质+高镍正极材料+硅碳负极”精致组合,可支持智己L6四驱版车型突破1000公里CLTC续航,并且安全性和充电效率也超出预期。

图片

图3 IM智己汽车900V超快充固态电池功能示意图
而早在去年12月,搭载卫蓝新能源150KWh半固态电池的蔚来ET7就已进行了续航测试,行驶里程1044公里。该电池采用固液混合电解质,能量密度为360Wh/kg
与此同时,“宁王”通过持续加大固态电池研发投入,其凝聚态电池能量密度最高可达500Wh/kg;辉能科技也不断扩产半固态电池生产线,最大产能可达2GWh,快充可实现12分钟充电80%,续航超1000公里,并且样品已经提供给相关新能源车企进行测试。

固态电池产业在发展过程中优劣势凸显,尽管在技术研发和场景应用中面临挑战,但是在有利政策引领、市场需求迫切以及科研持续创新等因素推动下,凭借高安全性和高能量密度等差异化优势将推动电池体系走上新的“台阶”。
固态电池拐点将至,除了新能源汽车领域,还将优先在航空飞行器、医疗设施、3C消费电子等高端场景开始商业化。随着固态电池需求量渐增,哪家企业能在攻克技术难关、增强产品性能、纵深垂直产业链、布局海内外市场、提升产品服务能力等方面加强核心竞争力,并成功抢占下一代电池技术风口,谁将拥有重塑产业新格局和稳固市场地位的话事权。


热门文章推荐
更多 >>
联系我们

扫一扫

关注我们

地址:北京市朝阳区北苑路86号院E区213栋

邮编:100101

联系电话:010-84108866(总机)

业务咨询:400-093-2688(免话费直拨)