• 0
谁在掀起和推动固态电池之战?
统计 阅读时间大约9分钟(3302字)

2021-12-25 谁在掀起和推动固态电池之战?

固态电池究竟是营销噱头还是颠覆性技术?

本文来自合作媒体:DoNews,作者:尹太白。猎云网经授权发布。

随着搭载固态电池的蔚来ET7量产交付在即,动力电池行业也正在酝酿着一场新的变局。

12月18日,蔚来在苏州奥林匹克体育中心举办了“NIO Day 2021”,除了宣布ET5正式亮相并开启预售外,蔚来创始人、董事长兼CEO李斌还透露了ET7的最新进展,“目前ET7量产准备工作顺利,将于2022年1月20日锁单,3月28日开启交付。”

一年前,ET7在“NIO Day 2020”上正式亮相,定位中大型电动旗舰轿车,然而最令外界期待和关注的还是ET7搭载了能量密度高达360Wh/kg的固态电池,一次充电续航里程可以达到1000公里以上。

固态电池之所以引发热议,有一种观点认为固态电池将成为新能源汽车动力电池的终极形态,同时也是动力电池行业中一个重要的分水岭和技术制高点,“固态电池普及之日,就是燃油车退出历史舞台之时”。

事实上,固态电池并非新鲜事物。早在2011年,丰田就表示将在2015年至2020年推出固态电池,其认为固态电池将完全弥补新能源汽车的续航里程难题,同时还能大力推动新能源汽车的普及速度。然而时至今日,固态电池依旧未能得以正式应用。

固态电池究竟是营销噱头还是颠覆性技术?ET7能否给出这一问题的答案仍未可知。

固态电池风口将至:动力电池行业亟需突破

传统锂电池的装车方式是将电芯组装成模组,模组组装成电池包,然后再安装到汽车底盘上。两重组装不仅增加了材料成本,还增加了电池的总重量,而这样导致的问题是,电池包的能量密度难以进一步提升。

不过,一个行业共识是,锂离子电池的能量密度也已接近极限,难以突破300Wh/kg,即便向负极引入硅基合金,也很难突破400Wh/kg的上限。目前,LG新能源的三元锂电池能量密度为161Wh/kg,而比亚迪的刀片电池能量密度仅为140Wh/kg。

相较于锂离子电池,固态电池拥有三个方面的优势。首先,固态电池的核心优势在于高安全性,液态电解质热分解温度与隔膜融化温度在160℃以下,而固态电解质热分解温度则超过了500℃,用固态电解质代替液态电解质,几乎不存在起火燃烧的安全隐患;其次,固态电解质电化学窗口在5V以上,远高于现有的4.3V,可以适配活性更高的高比能正负极材料,并显著提升电池的能量密度,理论上,固态电池的能量密度有望突破500Wh/kg;最后,固态电池在充放电的过程中几乎没有锂离子的消耗,能让固态电池的容量在很长一段时间内保持稳定,大大提升了循环寿命。

尽管固态电池在各方面均优于锂离子电池,但固态电池的发展并不是一蹴而就的。

根据液态电解质含量,固态电池的发展路径可分为液态、半固态、准固态和全固态。简而言之,这是一个将锂离子电池的液态电解质,逐步替换为固态电解质的过程。而现阶段,找到能平衡成本、稳定性高的固态电解质依旧是行业性难题,真正使用固态电解质的固态电池量产及装车仍需要时日。

“2022年量产的固态电池,准确来说是半固态电池,还是有液体的。”李斌曾在ET7正式亮相后的第二天解释道,他表示,全固态电池的量产还是很远的事情,原因是目前固态电池的市场需求很低,例如为了续航能力而牺牲成本,用户和车企在有其它技术可行的情况下都不会买单。

固态电池的量产及装车虽然看似遥远,但卡位战的号角实则已吹响。一位新能源行业人士向DoNews(ID:ilovedonews)表示,全球范围内,不少动力电池企业和车企都已布局固态电池赛道,“谁能抢先实现固态电池技术的商用,谁就能抢下未来5-10年内新能源产业发展的先机。”

值得一提的是,日本对于固态电池的研发和商业化最为重视。早在2018年,日本新能源产业技术综合开发机构就开始了对全固态电池的研发,参与者包括汽车、电池和材料领域的23家企业和15所大学。据该机构预计,到2025年,实现商业化的固态电池将会占到1%的市场份额。

打响卡位战:固态电池成竞争核心

固态电池已成为国际上公认的下一代新能源汽车动力电池的技术方向。

据上述行业人士透露,目前固态电池赛道上的玩家主要分为两类:一是以丰田、上汽等为代表的汽车企业;二是以宁德时代、三星SDI等为代表的动力电池企业。

续航里程不尽如人意是目前新能源汽车的短板之一,同时也严重制约着新能源汽车对燃油车的渗透和替代,为了解决这一问题,不少汽车企业率先加大了对固态电池的研发力度。

早在2018年6月,大众集团就向美国固态电池公司Quantum Scape投资了1亿美元,并派遣人员参与开发,2020年6月,大众再次追加了2亿美元的投资,双方共同的目标是在2025年之前实现全固态电池的量产。

通用汽车则在2016年参与了美国电池启动公司SolidEnergy Systems的B轮融资,2021年4月,SolidEnergy Systems完成了1.39亿美元的D轮融资,由通用汽车领投,上汽集团、吉利集团、现代汽车等跟投。随后,通用汽车宣布计划明年推出车用级固态电池A样品,并在2025年正式开启商业化量产,而现代汽车则在财报电话会议上表示,公司一直在开发固态电池,并计划在2030年大规模生产使用固态电池的新能源汽车。

除了参与投资SolidEnergy Systems外,现代汽车还在2018年联合三星SDI向美国固态电池公司Solid Power投资了2000万美元,2019年4月,Solid Power宣布获得了由福特汽车和三星SDI共同领投的B轮融资,2021年10月,Solid Power再次获得由韩国电池制造商SKI投资的3000万美元,用于联合生产车用级固态电池。

一个较为明显的趋势是,步入2021年之后,各大汽车企业在固态电池领域的投资更为密集。

2021年5月,宝马集团宣布向Solid Power投资1.39亿美元,并且将于2025年之前推出应用固态电池的原型车,2030年之前则实现应用固态电池的新能源汽车的量产。

2021年11月,梅赛德斯-奔驰宣布将投资美国电池技术公司Factorial Energy数千万美元,旨在加速其在固态电池领域的研发,以求未来有更多的突破。

与此同时,日产汽车也发布了“日产汽车2030愿景”,计划在未来5年内投资2万亿日元,加快推进电驱化产品布局和技术创新,其中,2024财年将在日本横滨建造试点工厂,2028财年将推出搭载独创全固态电池的新能源车型。

国内汽车企业和动力电池企业对固态电池领域的投资也在持续加码。2020年,北汽新能源发布了“2029计划”,其中包括以锂离子电池、固态电池、燃料电池“三位一体”的能源驱动系统构建多元化能源体系。半年后,北汽新能源宣布完成对首台搭载固态电池系统的样车的调试。

2021年4月,长城汽车旗下的蜂巢能源宣布计划2025年在量产车上应用示范能量密度达350-500Wh/kg的固态电池。

2021年5月,宁德时代对外表在固态电池研发方面深耕多年后,公司已经可以做出固态电池样品,但是距离实现固态电池商业化还有很远的路要走。

2021年6月,投资了Quantum Scape和SolidEnergy Systems的上汽集团宣布将于2021年年底投产零热失控、高性价比、可快充、可快换、可升级的新一代动力电池,并于2025年投产固态电池。

2021年9月,国轩高科高级副总裁徐兴元在“全球新能源汽车供应链创新大会”上表示,将在2020-2022年引入固态电池技术,2022年开始进行固态电池技术的迭代升级,生产高安全固态电池,2025年后生产出能量密度超过超过400Wh/kg、循环800次的全固态电池。

根据市场研究机构Orbis Orbis Reseach发布的《全球固态电池市场2017-2021》,2017-2021年,全球固态电池市场将以72.33%的复合年增长率增长。显而易见的是,固态电池已处于风口之上,无论对汽车企业还是动力电池企业而言,谁能先一步掌握核心技术,谁就有机会制定行业规则,从而实现利益最大化。

短板不容忽视:固态电池仍面临桎梏

固态电池的优点突出、意义深远,但其短板和现实问题也很明显。

一个难以突破的难题是固体电池的充放电效率很低。由于固态电解质电导率比液体电解质低10倍以上,导致固态电池无法实现快充,同时放电性能也极差,这也就意味着,当汽车需要高功率电力输出时,电池组会出现供电不足的情况,而且由于导电率差,电量实际转化为可用电量的效率也会很低。

另外,固态电解质难轻薄化,应用到的部分稀有金属原材料成本较高,叠加为达高能量密度使用的高活性正负极材料尚不成熟,致使其成本明显高于现有的锂离子电池。

“固态电池真正投入大规模商业应用大概的时间是在2025-2030之间。实际上,中国市场现在就有,只不过是用在无人机、柔性电子等小电子产品身上。真正要用在车用动力电池上,还需要5-10年时间”。中国科学院院士欧阳明高认为,首先要解决的问题是把固态电解质搞定,而这需要大量的研发投入。

然而即便解决了充放电效率及固态电解质材料难题,距离真正实现固态电池的量产依旧有不少挑战。

在前述业内人士看来,目前固态电池的生产工艺还不成熟、程序复杂,整体生产成本过高。整体来看,固态电池技术仍处于从技术成熟到产业化的过渡阶段,需要材料降价、工艺改进和更稳定的供应链体系。

值得一提的是,2021年7月,宁德时代发布了第一代钠离子电池,其能量密度达到了160Wh/kg。常温下充电15分钟,电量就可达到80%,即便是在-20℃的低温环境中,依旧拥有90%以上的放电保持率,极大程度上解决了寒冷地区冬季存在的“电动爹”难题。

按照宁德时代的规划,下一代钠离子电池能量密度研发目标是200Wh/kg以上,宁德时代将构建了高通量材料集成计算平台,借助先进的算法和强大的算力,寻找各种材料基因的结合点,开发出更适合钠离子电池的各类材料,推动其进入产业化的快速通道。

可以预见的是,无论是固态电池还是钠离子电池,对于整个动力电池行业而言,新一轮电池技术革命即将到来。

1、猎云网原创文章未经授权转载必究,如需转载请联系官方微信号进行授权。
2、转载时须在文章头部明确注明出处、保留官方微信、作者和原文超链接。如转自猎云网(微信号:ilieyun
)字样。
3、猎云网报道中所涉及的融资金额均由创业公司提供,仅供参考,猎云网不对真实性背书。
4、联系猎云,请加微信号:jinjilei
相关阅读
推荐阅读
{{item.author_display_name}}
{{item.author_display_name}}
{{item.author_user_occu}}
{{item.author_user_sign}}
×