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臧曉松
2024-12-29 19:23
最近，各大車企、動力電池和材料供應商，頻頻拋出有關固態電池新進展的重磅“炸彈”。
廣汽集團表示，已初步打通全固態電池全流程制造工藝，預計2026年搭載于昊鉑車型；太藍新能源攜手長安汽車共同宣布無隔膜固態鋰電池技術重大突破；寧德時代加大全固態電池研發投入，華為申請的固態電池專利通過初步審查……
新技術層出不窮，生態鏈逐步打通，固態電池“猛料”不斷。
半固態電池“中級目標”觸達
面對新能源汽車的續航與安全挑戰，固態電池成為各大車企爭相搶奪的新技術高地。
日前，長安汽車攜手太藍新能源共同發布無隔膜固態鋰電池技術。據悉，無隔膜固態電池技術通過極片復合固態電解質層實現隔膜功能替代，最薄小于1微米，而且具備柔性，可以卷繞。這種極片復合固態電解質層能有效抑制高溫、過充、擠壓等因素誘發的熱失控，從根本上提升電池安全等級。
根據長安汽車規劃的量產時間表：無隔膜半固態電池計劃于2026年進行裝車驗證/測試，以滿足新能源電動汽車的應用需求；無隔膜全固態電池計劃于2027年實現批量生產，在特殊領域開展示范性應用。
廣汽集團動作也很快，于4月12日廣汽科技日亮相了全固態電池，號稱采用100%固態電解質，該電池的能量密度已經超過了350Wh/kg，150周循環后，電池容量能夠保持在90%以上。目前，廣汽已初步打通全固態電池全流程制造工藝，取得車規級高安全大容量全固態動力電池量產的關鍵技術突破，并具有超高能量密度、超高安全性及大容量全固態電芯三大核心優勢，預計于2026年裝車搭載于昊鉑車型。
時間再往前，4月上汽集團智己L6正式亮相，車企稱搭載行業首個量產上車的“超快充固態電池1.0”。根據智己官方發布的信息，該款電池滿電超130kWh，單體能量密度達368Wh，CLTC綜合續航里程已經突破1000公里，可以實現充電10分鐘補充400km續航里程的補能效率。
蔚來汽車也亮相了半固態150度電池。這款由衛藍能源生產的半固態電池，擁有150kWh的儲能容量和337V的額定電壓。令人驚訝的是，與100度電的電池版本相比，它的重量僅增加了20kg，但容量卻大幅提升了50%，如果將這款電池裝配在et5車型上，其實際續航里程有望超過800km。
上海藍諾新能源技術有限公司總經理韓麗分析，從能量密度的角度而言，全固態電池的能量密度要達到500Wh/kg甚至700Wh/kg以上，而從目前即將量產裝車的固態電池來看，大多數能量密度多在300~360Wh/kg，從嚴格意義上而言屬于介于固態與液態之間的半固態電池，即邁向固態電池的“中級目標”。但能實現中級目標已經非常值得關注，畢竟大幅減少了造成熱失控隱患的液態電解質的用量，從安全性、質量能量密度和體積能量密度等多個指標來看，上述電池產品的確在不斷取得提升。
專利密集公布 各產業巨頭搶灘
與車企的大肆攻城略地相比，供應商也開始官宣重磅技術，眾多電池企業也在加速固態電池的研發，以期在未來市場競爭中贏得先機。
11月5日，國家知識產權局公布了寧德時代三項固態電池專利，分別為“改性固態電解質及其制備方法、固態電池及用電裝置”“固態電解質膜及其制備方法、固態電池、用電裝置”和“固態電池單體及其制造方法”。
另有媒體報道稱，寧德時代在今年增加了對全固態電池的研發投入，已將全固態電池研發團隊擴充至超1000人。同時，寧德時代目前主攻硫化物路線，在近期已進入20Ah樣品試制階段。
而欣旺達表示，公司第一代半固態電池已經完成開發。第二代半固態電池的電芯樣品已經開始中試試驗。第三代聚合物復合全固態電池已完成實驗室驗證，預計2025年完成產品開發。第四代全固態電池還在開發中，預計2027年完成實驗室樣品制作。
無獨有偶，11月5日，華為也公布了一項硫化物固態電池發明專利，名稱為《摻雜硫化物材料及其制備方法、鋰離子電池》。專利摘要顯示，本實現方式公開的摻雜硫化物材料可以作為硫化物固態電解質應用在鋰離子電池中，解決了金屬鋰負極與硫化物電解質界面的副反應問題，使得鋰離子電池具有較長的使用壽命。
華為入局固態電池產業的背后，代表著與能源相關的各產業巨頭或許都已在布局下一代能源存儲技術，也預示著固態電池行業的前景一片光明，業內對這一技術的落地速度期望值有所提升。
而在推進創新成果從實驗室向產業化轉化過程中，近日，北京純鋰新能源科技公司投資建設的國內首條全固態鋰電池量產線正式投產，通過打造小試產線并逐步調試，純鋰新能源突破了固態電芯生產工藝，解決了固態電解質規模化制備、固態電解質與電極界面接觸穩定性等行業技術難題，把成本降低下來，使產品能夠量產。
動力電池行業資深人士楊光輝認為，固態電池充電速度快、能量密度高、安全性強、循環壽命更長的特點，將使電動汽車未來在市場上，能真正憑借自身的性能特點來吸引用戶，其技術突破和商業化落地，將會徹底顛覆目前的電動汽車行業和消費者對電動汽車的認知。
固態電池技術成熟度僅約4成
今年以來，我國在固態電池領域的研發不斷涌現出新成果，反映了固態電池技術在電池行業中的重要性和發展潛力。固態電池以其獨特的優勢逐步成為市場的寵兒，與此同時，全力發展固態電池也已經上升到國家戰略的層面。
日前，工信部就新型儲能制造業高質量發展行動方案（征求意見稿）公開征求意見，其中明確提到，重點布局儲能用固態電池。
盡管前景樂觀，但當下固態電池產業仍處于發展初期，存在多種技術路線的并存與探索。寧德時代創始人曾毓群認為，“全固態電池的技術成熟度用從1-9進行表示的話，9代表可以上車生產階段，那么目前固態電池行業最高水平在4左右。”
業內人士指出，固態電池產業化的最大難點在于技術和成本。技術上，固態電池的生產工藝復雜，需要解決材料選擇、電解質穩定性、界面電阻等多個問題。楊光輝強調，固態電池的成敗在于電解質，產業鏈的培養至關重要，這是一個長期而緩慢的過程。成本上，由于生產工藝復雜、材料成本高以及生產規模相對較小，固態電池的成本也遠高于液態電解質電池。
誠然，全固態電池還有很多技術難題待解。韓麗認為，固態電池的倍率性不如液態電池，基于目前的技術單體電芯的容量受限，一般在20Ah以內，這就意味著電池包內要并聯眾多小安時電池，這不僅會提高系統成本，還對電芯生產的一致性和良品率帶來挑戰；與此同時還面臨著如果從電量角度平替現在的液態電池，滿足了里程需求，但動力性能不足，而滿足了動力性能，又會因電量的增加造成續航里程的冗余，使成本增加的問題；裝備產業鏈的重塑和工程化的額外需求，都考驗著固態電池的最終商業化落地。
EVTank在《中國固態電池行業發展白皮書（2024年）》預計，全固態電池的量產時間或將提前至2027年，到2030年全球固態（含半固態）電池的出貨量將達到614.1GWh，在整體鋰電池中的滲透率預計在10%左右。
固態電池真的是最終答案嗎？韓麗認為每個人心中各有答案，固態電池在動力電池新技術儲備和提前布局方面有著極積的意義，但能否完全替代現有的液態電池，最后誰主沉浮還要待市場的選擇。
