因為具備對傳統液態(tài)電池的顛覆性能，固態(tài)電池被認為或將成為動力電池的終極解決方案。除了極高的安全性之外，能量密度也對液態(tài)電池形成碾壓之勢。300Wh/kg在液態(tài)電池那里是“天花板”，但是到了固態(tài)電池那里就變成了“地板”。
如今，超能力的固態(tài)電池量產裝車正在大提速。近期眾多車企和電池廠商密集發(fā)力固態(tài)電池車型和產品，1000公里續(xù)航里程已經“從夢想照進現實”。
比如，智己L6搭載光年固態(tài)電池，電芯能量密度368Wh/kg，為行業(yè)首款量產上車的準900V超快充固態(tài)電池，車輛續(xù)航可以達1000公里;太藍新能源制出720Wh/kg超高能量密度體型化全固態(tài)鋰金屬電池，車輛續(xù)航超1200km;廣汽旗下昊鉑品牌發(fā)布100%固態(tài)電解質的全固態(tài)電池，能量密度400Wh/Kg以上，計劃2026年首先搭載于昊鉑車型。
實際上，在此之前已經有東風嵐圖、賽力斯等相關車型搭載半固態(tài)電池。蔚來汽車也表示，其搭載150kWh半固態(tài)電池包車型預計將在2024年實現量產，能量密度為360Wh/kg。長安汽車則計劃在明后年推出半固態(tài)電池車型。另外，寶馬、豐田、日產、大眾、現代、本田等海外車企，計劃于2025至2030年實現固態(tài)電池量產裝車。
值得注意的是，目前已經裝車和宣布將裝車的固態(tài)電池大多都是半固態(tài)電池，是作為全固態(tài)電池的一種過渡路線，率先實現裝車應用進入產業(yè)化階段。中國科學院院士歐陽明高指出，全固態(tài)電池2030年左右有望實現產業(yè)化。全固態(tài)電池下一代電池技術競爭的關鍵制高點，有可能會帶來顛覆性的風險。
01
高性能材料加速導入
“固態(tài)電池優(yōu)勢在于高安全性和高能量密度，可完全消除電解液腐蝕和泄漏的安全隱患，使用壽命更長。固態(tài)電池發(fā)展一步一階：先半固后全固，逐級突破。”國金證券分析認為，固/液混合型電池率先投入市場，待應用于市場某一細分領域，提升循環(huán)性能、安全性等性能后，可逐步拓展至新能源汽車、規(guī)模儲能等應用場景。
就目前來看，已經宣布裝車的固態(tài)電池，大多采用了高鎳、富鋰錳基、硅基正負極等材料。據了解，智己L6搭載的第一代光年固態(tài)電池，正極采用納米尺度固態(tài)電解質包覆超高鎳材料，負極則是新一代高比能復合硅碳材料。同時，該電池還采用“干法固態(tài)電解質層一體成型”技術，采用耐高溫固態(tài)電解質+五重安全防護結構設計，可以保證電池包無熱蔓延不起火。
不同于智己L6，太藍新能源則采用了高克容量、長循環(huán)富鋰錳基材料作為正極，負極則選用了復合鋰金屬基材料，這種材料具有超寬、超薄的特點，同時兼具高循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率性能。此外，為了解決固-固界面阻抗問題，太藍新能源還研發(fā)了高性能氧化物復合固態(tài)電解質。
宣稱是“全固態(tài)電池”的廣汽埃安昊鉑，則采用了高面容量固態(tài)正極技術和第三代海綿硅負極。同時采用100% 固態(tài)電解質，具備超高能量密度、超強本征安全、超寬使用溫域等特點，并已經“從實驗室走向量產應用”。據了解，蔚來汽車固態(tài)電池采用固液混合電解質，硅碳復合負極材料和超高鎳正極材料。
電池中國還注意到，在電池廠商方面，力神電池開發(fā)完成全新一代能量密度達402Wh/kg的半固態(tài)電池，采用界面新型納米材料鉚接正極技術和低膨脹致密化硅基負極技術;蜂巢能源的方形半固態(tài)二代果凍電池,采用了二代果凍電解質技術和一體化復合正極技術;億緯鋰能基于鹵化物電解質制備的全固態(tài)薄膜軟包電池，可實現500Wh/Kg的能量密度。
02
掌握顛覆性的技術
隨著全球眾多企業(yè)加速推進固態(tài)電池產業(yè)化，未來固態(tài)電池市場將非常可觀。業(yè)內機構預測，2025年和2030年全球固態(tài)電池需求量將分別達到44.2GWh和494.9GWh;到2030年市場空間有望超過1500億元。
在材料體系方面，中信證券判斷，預計正極材料將從高鎳三元過渡至富鋰錳基，負極將從硅碳負極過渡至金屬鋰。隨著產業(yè)鏈降本和產業(yè)化程度提升，固態(tài)電池產業(yè)各環(huán)節(jié)將充分受益。
“公司已系統布局氧化物、硫化物、聚合物等主流固態(tài)鋰電正極材料及電解質技術路線，相關固態(tài)鋰電產品已成功導入輝能、清陶、衛(wèi)藍新能源、贛鋒鋰電等固態(tài)電池客戶，并實現大批量銷售。”國內某頭部材料企業(yè)表示，該公司早在2022年就與清陶能源簽訂戰(zhàn)略合作協議，后者采購總量不低于3萬噸固態(tài)鋰電正極材料。
格林美近期在互動平臺表示，公司早在2019年就開始開發(fā)針對固態(tài)電池的前驅體材料，針對固態(tài)電解質與正極材料固-固接觸界面的諸多技術難題，開發(fā)出3-4微米尺寸小粒徑高BET固態(tài)電池前驅體材料，目前9系某款固態(tài)電池用前驅體產品已實現小批量量產。
在硅基負極方面，杉杉股份表示，公司突破硅基負極材料前驅體批量化合成核心技術，已完成第二代硅氧產品的量產，正在進行第三代硅氧產品和新一代硅碳產品的研發(fā)。據了解，貝特瑞硅基負極材料以硅碳負極材料和硅氧負極材料為主，目前公司硅基負極產能5000噸/年。
作為固態(tài)電池關鍵材料的電解質方面，天賜材料透露，公司半固態(tài)電解質及氧化物與硫化物全固態(tài)電解質均在小試到中試階段。新宙邦表示，其參股公司新源邦科技已建立全體系固態(tài)電解質材料研發(fā)、測試及生產平臺，并已實現噸級量產和銷售。瑞泰新材表示，公司的雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)目前在固態(tài)鋰離子電池等新型電池中已形成批量銷售。
不過，我們也應該正視，雖然半固態(tài)電池已經開始實現量產裝車，但全固態(tài)電池目前還有些行業(yè)核心問題亟待解決。比如，離子電導率問題、固固界面問題和循環(huán)性能問題等，現階段成本高昂也阻礙其走向大規(guī)模應用，產業(yè)同仁仍需多多努力。
只有真正掌握顛覆性的技術，才不會被顛覆性技術所顛覆。
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