車企和電池公司爭相研發
據了解,固態電池將電解液和隔膜替換為固態電池質,可將現有鋰離子電池300Wh/kg左右的能量密度提升至500Wh/kg以上,并克服電池穩定性差、充電效率低等問題。
目前主流車企、電池公司均爭相研發固態電池。如2018年,大眾向美國動力鋰離子電池公司QuantumScape投資1億美元成為最大股東,并成立合資公司開發固態電池,預計2023年后量產;寶馬計劃從明年開始,將100AH固態電芯用于車規級標準測試及整車集成,計劃2025年前推出應用固態電池的原型車,并將于2030年前實現固態電池技術應用于量產車;現代和起亞近日聯合宣布與FactorialEnergy簽署協議,推動固態電池規范化生產;十一月二十九日,日產汽車宣布到2028財年推出搭載全固態電池的電動汽車型……
電池公司方面,LG新能源計劃2025-2027年實現全固態電池商業化;三星SDI計劃2025年前開發大型全固態電池和全固態電池原型產品,并于2027年量產;贛鋒鋰業方面表示,第一代2億Wh固態電池中試線順利投產……車企和電池公司對固態電池的投資熱情高漲,并有部分成果問世。
“10年內難以實現產業化”
固態電池優勢顯著,但短時間內無法實現大規模推廣應用。
伊維經濟研究院研究部總經理吳輝對記者表示:“固態電池是動力鋰離子電池行業的發展趨勢,但目前一些技術問題還無法解決,10年內難以實現產業化。如固態電池是固-固界面,內阻較大,導電率低,還沒有好的解決辦法。”固態電池電解質有3種主流技術路線——氧化物、硫化物和聚合物,各有優缺點。法國市場研究公司YoleDéveloppement指出,固態電池應用的關鍵是找到合適的電解液材料,而目前所有解決方法都存在離子導電性、電池壽命和安全性難以平衡的問題。
“假如技術問題無法解決,固態電池的能量密度優勢就無法體現。”吳輝坦言。
吳輝進一步指出:“其實,車企準備裝車的‘固態電池’都是半固態電池,還有少量電解液。”據了解,半固態電池屬于液態至固態電池的過渡性技術。如蔚來汽車此前公布的一款單體能量密度達360Wh/kg的150kWh固態電池產品,搭載到ET7的NEDC(新歐洲駕駛周期)續航里程超過1000公里。該公司解釋稱,雖然該電池表述為固態電池,但實際上是半固態電池,仍需使用電解液和隔膜。
此外,固態電池工藝復雜,且產業鏈有缺失,推高了生產成本。但同時,有研究機構認為,若固態電池實現量產,其成本將是鋰離子電池的40%。“固態電池產業化后會有降本的過程,但前提是產業化。未來可通過應用固態電池實現電動汽車和燃油車成本平價。”吳輝認為。
歐美日韓公司下手更快
市場研究機構SNEResearch測算顯示,到2030年,全球固態電池需求有望接近500GWh;到2025年,固態電池全球市場空間有望達60億元,其中我國固態電池市場空間有望達30億元,2030年達200億元。華安證券行業研報指出,固態電池已成為部分非傳統電池公司進軍鋰電行業的重要突破口。
我國是全球最大的新能源汽車市場,隨著TWh時代到來,固態電池成為公司的必爭之地。去年十一月印發的《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》明確提出,加快固態動力鋰離子電池技術研發及產業化。
吳輝表示:“固態電池是動力鋰離子電池下一代技術方向,不論車企還是電池公司,一定要布局,占領制高點,首要解決導電性等方面的技術難題。”
據了解,作為固態電池領域擁有專利最多的車企,豐田的固態電池已開始在原型車測試。近日,我國科學院院士歐陽明高表示,雖然我國在動力鋰離子電池供應方面處于龍頭地位,但歐美和日韓公司已在固態電池研發上處于領先地位,而國內還處于“各自為政”的階段。
業內人士認為,初期問世的固態電池成本較高,只有搭配到高端車型上才能抵消新增的成本。同時,為克服固態電池商業化面對的困難,技術開發商、設備供應商、電池制造商和整車廠需通力合作,進一步加強技術支撐,填補供應鏈缺口。此外,國家層面也應完善政策引導,鼓勵培育優勢項目。