固態電池何時量產上車？這不僅是當下新能源汽車業界的心之所向，也讓普羅大眾心心念念。
“如果以1到9分為固態電池的技術和制造成熟度打分，那么寧德時代現在可以得4分。”在近日舉辦的2024世界動力電池大會上，寧德時代董事長曾毓群這樣回應業內關切。
寧德時代的進度條走了近一半，比亞迪的時間表也已經明確：其全固態電池將于2027年起在中高端電動汽車領域實現小批量量產，2030年起拓展至主流電動汽車市場。
產業化進程再迎“小熱潮”
近期，我國全固態電池產業化進程迎來新一波“小熱潮”。8月以來，不僅動力電池企業相繼發布全固態電池新品，電池材料技術方面也頻頻傳出新突破。在電池新品方面，中創新航發布“無界”全固態電池，電池能量密度達430Wh/kg，容量為50Ah，計劃于2027年裝車；鵬輝能源發布20Ah和2000mAh兩款軟包全固態電池，能量密度為280Wh/kg，預計2025年啟動中試研發并小規模生產，2026年將正式建立產線并批量生產；國軒高科透露已實現車規級全固態電池制備及基礎性能驗證。
在材料端，鋰礦龍頭企業天齊鋰業宣布已完成下一代固態電池關鍵原材料--硫化鋰產業化相關支持工作，并已與十多家下游客戶進行了樣品測試；巴斯夫杉杉電池材料推出了全固態電池正極活性材料，并于近期在長沙基地成功完成了中試規模生產。值得關注的是，中國科學院青島生物能源與過程研究所研發出用于全固態鋰硫電池的新型硫化鋰正極材料，能量密度超過600Wh/kg，與目前已商業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。
在2024世界動力電池大會上，寧德時代和比亞迪也透露了其在全固態電池領域的最新進展。曾毓群表示，寧德時代在全固態電池研發方面已有七八年的時間，如果以1到9分為固態電池的技術和制造成熟度打分，那么寧德時代現在可以得4分，處于行業領先地位。
比亞迪全固態電池“上車”進度則更加明確。比亞迪鋰電池有限公司CTO孫華軍表示，比亞迪硫化物全固態電池將于2027年起在中高端電動汽車領域實現小批量量產；歷經約三年的示范應用期后，于2030年至2032年間逐步拓展至主流電動汽車市場；至2032年，搭載全固態電池的電動汽車年銷量有望達到12萬輛，屆時對應市場規模也將逼近250億元。
“三大陣營”走“兩條路線”
不僅我國全固態電池產業鏈建設如火如荼，全球全固態電池產業化進程也不斷按下“加速鍵”。日韓及歐美各國積極布局，形成各具特色的技術路線，以期彎道超車，贏得下一代電池技術競爭的制高點。
9月11日，梅賽德斯-奔馳與美國初創電池公司Factorial Energy宣布，將共同開發一款名為“Solstice”的新型固態電池。據梅賽德斯-奔馳負責人介紹，該電池技術在減輕40%電池重量的同時，能夠增加電動汽車80%的續航能力，預計續航里程可達1000公里，2030年前實現量產。而在兩個月前，大眾汽車集團旗下電池公司PowerCo和美國初創企業QuantumScape達成協議，共同推進QuantumScape下一代固態鋰金屬電池技術產業化。據悉，QuantumScape固態電池技術使用了固態陶瓷電解質隔膜和鋰金屬負極，可實現高密度、快充和高安全性。
而較早布局全固態電池的日本，已于7月宣布在2026年開始量產用于工業設備的全固態電池。緊接著在9月，日本政府承諾向豐田汽車、日產汽車等企業的動力電池項目提供高達3500億日元的補貼，以增強該國動力電池產業鏈。值得一提的是，豐田是全球擁有最多固態電池專利的企業。目前，日本汽車工業省已批準其下一代電池和全固態電池的研發生產計劃，預計于2026年正式啟動生產。
韓國同樣不甘落后。三星SDI已于去年下半年開始小規模生產、驗證固態電池，并表示目前已經向客戶交付首批產品，計劃在2027年實現量產；SK On目標在2028年實現固態電池的商業化，LG新能源則預計2030年實現全固態電池量產。
在全固態電池技術路線的競逐方面，中國、日本、韓國及歐美等國家和地區也選擇了不同的陣營。記者了解到，根據電解質區分，全固態電池的技術路線主要包括聚合物、氧化物、硫化物三大類，不同的固態電解質各有優劣。以豐田、日產、本田、LG、三星SDI為代表日韓企業在硫化物技術路線布局較多，在我國電池廠商中，寧德時代與比亞迪也選擇了該技術路線；而歐美和國內部分企業則以氧化物、聚合物路線為主。
中國科學院大連化學物理研究所研究員陳忠偉表示，發展聚合物的復合固態電解質成本比較低，也更容易實現真正的產業化應用。而廣汽埃安電池研發部負責人李進則認為，若要滿足車規級電池性能需求，以硫化物電解質為基底的多元復合電解質路線，更有可能率先實現應用。
不過，多位業內專家傾向于推進硫化物與聚合物/氧化物復合這兩條技術路線并行發展。“就像液態電池發展初期時有三元鋰和磷酸鐵鋰之爭一樣，固態電池目前也面臨這樣的問題。”中國全固態電池產學研協同創新平臺專家委員會副主任、上海大學教授盧世剛判斷，硫化物、氧化物、聚合物、鹵化物這些技術路線今后也將是并行發展的。
衛藍新能源董事長俞會根表達了相似的觀點。他建議，正極側使用鹵化物，中間層使用硫化物，負極側使用氧化物和聚合物復合，這樣能夠取長補短，充分發揮各類電解質的優勢。
商業化仍面臨許多挑戰
今年4月，上汽智己發布最新車型--智己L6，聲稱其搭載業內首個準900V超快充固態電池，實現超1000公里的CLTC續航里程，并表示這是“超快充固態電池首次量產上車”。固態電池這一長期停留在概念階段的產品，似乎已提前邁入落地應用階段。
事實上，智己L6所搭載的電池，并非真正意義上的全固態電池。該電池在電解質中加入了10%的浸潤液，且正負極材料與液態鋰電池正負極材料相似，實為半固態電池。
“從廣義上劃分，固態電池可大致歸為三類。”中國科學院物理研究所研究員李泓介紹說，其一，是將固態電解質簡單加入正負極內部，或采用固態電解質涂層作為隔膜，這類電池可被稱為半固態電池；其二，是將正負極極片實現固態化，同時保留現有的隔膜體系或采用固態電解質涂層，此類稱為準固態電池；其三，則是將電池所有組成部分均轉變為固態，即全固態電池。
記者了解到，所謂全固態電池，是指電池單體中只含有固體電極和固態電解質，不含有任何液態電解質、液態溶劑、液態添加劑的鋰電池。從理論上講，這種電池更加安全、具備更高的能量密度以及更強的循環性能。
當前，即便不少企業已發布全固態電池量產時間表，但從實驗室到工廠，其商業化進程仍然面臨著許多挑戰。
“研發全固態電池的關鍵，在于對材料和化學體系的研究，其中最難的就是'固固界面'的問題。”曾毓群坦言。
由于采用固態電解質，固態電池的離子電導率低，致使電池充放電速度較慢、容量衰減較快，此外，相較于“固液”，“固固”接觸性和穩定性更差。“要保證'固固'的緊密接觸，需要外部極大的壓強，但給外壁材料加壓，電池整體重量會急劇上升，反而有悖固態電池小重量、單位密度高的研發初衷。”業內專家分析指出。
此外，高昂的成本也是全固態電池商業化進程中的一大阻礙。“當前，半固態電池成本已遠高于商用化的液態電池成本。考慮到電解質材料變化、生產工藝改變、產品質量控制經驗不足導致的工程驗證周期長等多重因素，全固態電池成本會更高。”上述專家稱。例如，鋰硫化物的價格是碳酸鋰的5~10倍，全固態電池對生產環境與原材料純度的要求極高。
“電池技術不是一天就能被顛覆的，問題解決需要循序漸進。從燃料電池研發歷程經驗來看，固態電池技術研發需要一步一步來，一次解決一個問題，不要正極也變、負極也變、電解質也變。”中國科學院院士、中國全固態電池產學研協同創新平臺理事長歐陽明高強調。他進一步舉例說明，可以先把固態電池的安全性提升至與300Wh/kg磷酸鐵鋰電池相媲美的水平，再解決固態電池在不同溫度環境下性能的穩定性問題，在此基礎上探索將負極材料切換為硅碳路線的可行性。
“最終目標還是要在2030年實現固態電池的大規模產業化。”歐陽明高說道。（記者 張維佳）
轉自：中國電子報
【版權及免責聲明】凡本網所屬版權作品，轉載時須獲得授權并注明來源“中國產業經濟信息網”，違者本網將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉載文章及企業宣傳資訊，僅代表作者個人觀點，不代表本網觀點和立場。版權事宜請聯系：010-65363056。
延伸閱讀
上半年汽車工業多項經濟指標創新高
