固态电池大战,谁将最终胜出?

发布日期:2021-06-15· 中国化学与物理电源行业协会 佚名

日韩企业多采用硫化物固态电解质技术路线。无论是哪种固态电解质材料的技术路线。现代汽车、丰田、蔚来、蜂巢能源等国内外企业都在进行固态电池技术的研发。

如今,固态电池已成为各大企业争夺市场又一阵地。

近日,据外媒报道,宝马和福特近日宣布向美国新创企业Solid Power扩大出资,出资额与其他企业一共达到1.3亿美元。宝马和福特将于2022年分别向Solid Power采购试验车用的全固体电池。

据悉,Solid Power的目标是设计一种可以在目前锂离子电池相同的生产线上生产的固态电池。

此前,宝马曾表示,公司将在2030年之前推出全新的固态电池技术,并在2025年之前亮相相关车型。宝马方面表示,其开发的固态电池技术可将电池能量密度提高约50%。

不只宝马和福特,现代汽车、丰田、蔚来、蜂巢能源等国内外企业都在进行固态电池技术的研发,以占领该领域。

企业竞逐固态电池

国外方面,现代汽车正在加速推进固态电池的研发工作,并计划在2025年试生产配备固态电池的电动车,2027年部分批量生产,在2030年左右实现全面批量生产。该公司正在与三星SDI、SKI和LG新能源在内的电池企业进行合作,以推进固态电池的开发和量产工作。 此外,大众汽车投资的QuantumScape预计最早将在2024年为大众电动汽车生产固态电池;丰田汽车计划在2025年与松下合作推出一款使用固态电池的限量发售的电动汽车;本田本年度将开始全固态电池生产技术验证,并力争应用到2020年代后期的车型上。 国内方面,今年1月,蔚来发布了150kWh固态电池包,可实现360Wh/kg的能量密度,并定于2022年第四季度对外交付;长城汽车旗下的蜂巢能源联手中科院建设固态电池技术研究中心,计划2025年在量产车上应用能量密度达350-500Wh/kg的固态电池;赣锋锂业近日宣布拟投资22亿元建设高比能固态电池超薄锂负极材料项目。而国轩高科、辉能科技、宁德时代等公司也有布局固态电池。

三种技术路线谁将胜出?

因为用固态电解质代替隔膜和电解液,所以固态电池最大的优点是能量密度高。同时,因为没有电解液,固态电池被穿刺后,不易起火和爆炸,因此更加安全。

根据电解质的不同,目前固态电池主要有三大技术路线:聚合物、硫化物和氧化物。其中,聚合物电解质属于有机电解质,而后两种属于无机电解质。

整体来看,日韩企业多采用硫化物固态电解质技术路线,中国企业以氧化物路线为主,欧美企业则在三种路线的选择上更为均衡,如Solid Power主要研发基于硫化物的全固体电池,QuantumScape固态电池走的是氧化物路线。

不过,无论是哪种固态电解质材料的技术路线,都有各自的缺点,对于参与企业来说都是巨大的挑战。

综合来看,聚合物固态电池能量密度极低,只能在60度以上才能正常工作,并且充电倍率较差;硫化物固态电池对生产环境要求苛刻,还易产生有害气体;氧化物固态电池的电解质的柔韧性比较差。

而要将这些难点攻克,让固态电池走出实验室,量产应用到动力电池领域,还需要很长一段时间。业界认为,受当前技术水平的限制,距离固态电池规模化量产预计还需要5-10年时间。

首先在高端电动汽车中采用

在固态电池的发展过程中,还存在许多成长过程中需要面对的问题,一些瓶颈还有待解决。这些难题包括固态电解质材料的锂离子电导率偏低、金属锂反复充放电的循环性问题、电解质可塑性差等。

因为无法落地,此前一直在研发固态电池的Fisker公司已经宣布放弃对固态电池的进一步研究。Fisker创始人Henrik Fisker表示,“当你觉得完成了90%的研发工作时,你会发现,剩下的10%要比前面90%更加艰难。”

当然,作为下一代锂电技术的制高点,固态电池之所以吸引这么多企业投资,证明其还是有一定优势的,不过要做到降本。

彭博新能源财经预计,固态电池将首先在高端电动汽车中采用,其成本将在2032年下降至与传统锂离子电池的同等水平。

而随着固态电池的更多采用,到2035年,欧洲和美国对纯电动汽车锂电池的需求可能会增加15-27%。

可以预计,未来的固态电池大战会越来越激烈,最终哪家企业或技术路线会最终胜出,让我们拭目以待!


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