“要將電動(dòng)化進(jìn)行到底，全力攻克下一代電動(dòng)化核心技術(shù)——全固態(tài)電池技術(shù)，估計(jì)2030年左右全固態(tài)電池可能產(chǎn)業(yè)化，技術(shù)再上一個(gè)大臺(tái)階。此外，全固態(tài)電池會(huì)使我們的安全再升一個(gè)檔次?！?
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高曾在接受《中國(guó)經(jīng)營(yíng)報(bào)》等媒體記者采訪時(shí)表示。
近日，在2024世界動(dòng)力電池大會(huì)上，歐陽(yáng)明高再次強(qiáng)調(diào)發(fā)展全固態(tài)電池的重要性，但他同時(shí)指出，要循序漸進(jìn)?！半姵兀夹g(shù)）不是一天就能被顛覆的，欲速不達(dá)，循序漸進(jìn)，可能是最快的速度。要面向2030年大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，不要一上來(lái)就提很高的目標(biāo)?！?
隨著現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池密度已接近理論極限，產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)正在攻關(guān)新一代電池技術(shù)。其中，全固態(tài)電池因高安全性和高能量密度被行業(yè)視為最具潛力的“下一代動(dòng)力電池”。
不只中國(guó)，日、韓、美、歐等國(guó)家和地區(qū)也在加大力度布局全固態(tài)電池，力圖率先取得優(yōu)勢(shì)。寧德時(shí)代副總裁孟祥峰表示：“固態(tài)電池現(xiàn)在很熱，日韓也在這個(gè)賽道上努力，中國(guó)很多企業(yè)都在努力，但仍然需要?jiǎng)?chuàng)新型企業(yè)和大型化工企業(yè)進(jìn)入，要保證我們的產(chǎn)業(yè)鏈建起來(lái)?！?
資本熱潮下的固態(tài)電池
“未來(lái)的1—2年，我們要突破600Wh/kg的固態(tài)電池的研發(fā)?！?
2024年，固態(tài)電池賽道成為受投資人關(guān)注的板塊之一。近期，固態(tài)電池概念股日趨活躍，9月4日，德?tīng)柟煞?、科恒股份、南都電源收獲20%的漲停板。
消息面上，中創(chuàng)新航、鵬輝能源、德?tīng)柟煞荨幍聲r(shí)代等公司接連傳出固態(tài)電池領(lǐng)域最新進(jìn)展。
8月28日，中創(chuàng)新航、鵬輝能源兩家動(dòng)力電池廠商在同一天發(fā)布了固態(tài)電池領(lǐng)域的最新成果。
其中，中創(chuàng)新航發(fā)布的“無(wú)界”全固態(tài)電池技術(shù)，能量密度達(dá)430Wh/kg，容量50Ah；同時(shí)在電池運(yùn)行壓力、壽命、功率方面均取得重要突破，計(jì)劃于2027年裝車。
鵬輝能源發(fā)布20Ah和2000mAh兩款軟包全固態(tài)電池，能量密度為280Wh/kg，未來(lái)有望做到300Wh/kg以上。該公司披露，預(yù)計(jì)2025年啟動(dòng)中試研發(fā)并小規(guī)模生產(chǎn)，2026年將正式建立產(chǎn)線并批量生產(chǎn)。
值得一提的是，通過(guò)獨(dú)特的電解質(zhì)濕法涂布工藝，鵬輝能源成功繞開(kāi)氧化物固態(tài)電解質(zhì)高溫?zé)Y(jié)過(guò)程，避開(kāi)陶瓷材料固有脆性，大幅簡(jiǎn)化工藝。
“采用此工藝的固態(tài)電池，整體成本相較常規(guī)鋰電成本預(yù)計(jì)僅高出15%左右。未來(lái)3—5年，隨著工藝不斷優(yōu)化及材料進(jìn)一步降本，有望達(dá)到與常規(guī)鋰電相同成本。”鵬輝能源方面介紹。
除了上述兩家公司，記者關(guān)注到多家固態(tài)電池概念股在固態(tài)電池領(lǐng)域均有最新進(jìn)展。
德?tīng)柟煞菰诨貞?yīng)投資者提問(wèn)時(shí)表示，目前固態(tài)電池產(chǎn)品已通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)的針刺試驗(yàn)、過(guò)充電試驗(yàn)和加熱試驗(yàn)。同時(shí)，公司已與江鈴新能源簽訂了《固態(tài)電池戰(zhàn)略合作協(xié)議》，共同致力于固態(tài)電池領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展。
南都電源在互動(dòng)平臺(tái)表示，公司自2017年開(kāi)展固態(tài)電池的研制工作，并于2020年承擔(dān)浙江省固態(tài)電池重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，目前固態(tài)電池產(chǎn)品能量密度可達(dá)350Wh/kg，循環(huán)壽命2000次，已通過(guò)熱箱、短路等安全項(xiàng)測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)順利完成，將于今年四季度完成項(xiàng)目驗(yàn)收。
全球動(dòng)力電池龍頭企業(yè)寧德時(shí)代近日在接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)提及，公司在全固態(tài)電池上持續(xù)堅(jiān)定投入，技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先水平，2027年有望實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。
寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群表示，寧德時(shí)代在全固態(tài)電池的研發(fā)已有七八年，對(duì)比全球發(fā)展情況應(yīng)該是“領(lǐng)先一大步”或者說(shuō)是“secondtonone”（首屈一指）。
值得關(guān)注的是，近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所武建飛研究員帶領(lǐng)的先進(jìn)儲(chǔ)能材料與技術(shù)研究組，研發(fā)出用于全固態(tài)鋰硫電池的新型硫化鋰正極材料，能量密度超過(guò)600Wh/kg，與目前已商業(yè)化的鋰離子電池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低。
中國(guó)科學(xué)院院士陳軍今年3月曾透露：“團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出400Wh/kg的固態(tài)電池。未來(lái)的1—2年，我們要突破600Wh/kg的固態(tài)電池的研發(fā)，充一次電，電動(dòng)汽車就可以跑1000公里以上?！?
在安全性和能量密度方面遠(yuǎn)超液態(tài)鋰離子電池是企業(yè)研發(fā)固態(tài)電池的動(dòng)力。“為什么中國(guó)需要全固態(tài)電池？因?yàn)槿虘B(tài)電池具有技術(shù)顛覆的性能潛力?！睔W陽(yáng)明高解釋，全固態(tài)電池還有高安全性、高能量密度、高功率特性，以及溫度適應(yīng)性更寬等特點(diǎn)。
多家機(jī)構(gòu)的研報(bào)顯示，目前，液態(tài)鋰電池能量密度的理論極限在350Wh/kg左右，主流液態(tài)三元電池的能量密度可以做到260Wh/kg—280Wh/kg，其中，能量密度在250Wh/kg左右，對(duì)應(yīng)續(xù)航500公里—700公里，固態(tài)電池能量密度有望達(dá)到500Wh/kg，續(xù)航里程有望翻倍實(shí)現(xiàn)1000公里以上。
歐陽(yáng)明高介紹：“我們的實(shí)驗(yàn)表明，全固態(tài)電池1C（C是用來(lái)表示電池充放電能力倍率）充電循環(huán)可以達(dá)到1000次，5C充電循環(huán)可以達(dá)到10000次，這也是全固態(tài)電池成為未來(lái)動(dòng)力電池重要發(fā)展方向的因素之一。”
2027年有望小批量生產(chǎn)
固態(tài)電池在材料設(shè)計(jì)、制造工藝、裝備生產(chǎn)和成本控制等方面還有較長(zhǎng)的路要走。
“當(dāng)前（固態(tài)電池）行業(yè)最高水平只到4（10分制），做出了一些器件樣品，進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?！痹谷旱脑捲谝欢ǔ潭壬辖o反應(yīng)熱烈的資本市場(chǎng)降溫。
比亞迪首席技術(shù)官（CTO）孫華軍表示：“目前，我們實(shí)際的狀態(tài)還是從早期的實(shí)驗(yàn)室到工程化這個(gè)轉(zhuǎn)化的過(guò)程。”
即便已有企業(yè)給出了固態(tài)電池市場(chǎng)化推廣時(shí)間表，但從實(shí)驗(yàn)室到工廠，從樣品到量產(chǎn)，這條路注定不會(huì)一帆風(fēng)順。要想在汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，固態(tài)電池在材料設(shè)計(jì)、制造工藝、裝備生產(chǎn)和成本控制等方面還有較長(zhǎng)的路要走。
歐陽(yáng)明高等業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，固態(tài)電池研發(fā)推進(jìn)要“循序漸進(jìn)”。“我做燃料電池的體會(huì)是一次解決一個(gè)問(wèn)題。固態(tài)電池也一樣，首先要解決固態(tài)電解質(zhì)的問(wèn)題，先把這個(gè)問(wèn)題解決，我們不要正極也變、負(fù)極也變、電解質(zhì)也變，怎么可能一次都解決。”
他認(rèn)為，固態(tài)電池的參數(shù)也需要一步一個(gè)腳印慢慢提升，而不是迅速在熱管理、能量密度、充電速度等方面完成對(duì)傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)電池的超越。
歐陽(yáng)明高舉例，可以先把固態(tài)電池的安全性提高到300Wh/kg磷酸鐵鋰電池那種安全性，再解決固態(tài)電池在不同溫度下表現(xiàn)的穩(wěn)定性問(wèn)題，進(jìn)而將負(fù)極材料切換為硅碳路線。
產(chǎn)業(yè)層面對(duì)固態(tài)電池量產(chǎn)給出的時(shí)間表是2027年。曾毓群舉例，如果用數(shù)字1—9表示固態(tài)電池技術(shù)和制造的成熟度，1是剛開(kāi)始涉及該領(lǐng)域，9是技術(shù)成熟可以投入大規(guī)模生產(chǎn)。
“公司的全固態(tài)電池研發(fā)項(xiàng)目目前處于4的水平，目標(biāo)是到2027年達(dá)到7—8的水平，有望實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池?！睂幍聲r(shí)代曾在接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)表示。
曾毓群指出：“全固態(tài)電池關(guān)鍵在于材料和化學(xué)體系，最難的是界面問(wèn)題，即顆粒與顆粒間的離子傳輸?！?
孫華軍判斷，2027—2029年將會(huì)是硫化物固態(tài)電池的示范期，主要針對(duì)中高端電動(dòng)車。2030—2032年，硫化物固態(tài)電池會(huì)進(jìn)入拓展期，將運(yùn)用到主流電動(dòng)汽車。
此外，全固態(tài)電池的成本高也是其商業(yè)化的“攔路虎”。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈上的公司公布的數(shù)據(jù)，當(dāng)前半固態(tài)電池成本已遠(yuǎn)高于商用化的液態(tài)電池成本?？紤]到電解質(zhì)材料變化、生產(chǎn)工藝改變、產(chǎn)品質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的工程驗(yàn)證周期長(zhǎng)等多重因素，全固態(tài)電池成本會(huì)更高。
歐陽(yáng)明高院士工作站董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理華劍鋒在接受鈦媒體采訪時(shí)直言：“原材料其實(shí)都不貴，但要做成固態(tài)電池就貴了，畢竟現(xiàn)在固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)鏈還未形成規(guī)模，沒(méi)有批量生產(chǎn)的設(shè)備。”
他舉例，比如生產(chǎn)材料的濕度要控制在一個(gè)極低的水平，或電解質(zhì)需要在一種惰性氣體下才能制備，這就要求比較高的成本。孫華軍表示：“隨著固態(tài)電池的發(fā)展，一些技術(shù)相對(duì)成熟之后，在產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建上會(huì)有一些變化，比如硅碳在固態(tài)電池里面可以有100%應(yīng)用的機(jī)會(huì)?！?
