中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近期，固態(tài)電池領(lǐng)域的GWh項(xiàng)目從過去的頻繁“規(guī)劃”，正式迎來開工、投產(chǎn)。
清陶（昆山）總投資50億元的固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目6月即將投產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備陸續(xù)進(jìn)場，規(guī)劃一期項(xiàng)目年裝機(jī)量3.5GWh，三年內(nèi)全部達(dá)產(chǎn)后年裝機(jī)量將達(dá)10GWh。
欣界能源新一代鋰金屬固態(tài)電池項(xiàng)目近期落戶常州金壇，總投資30億元，計(jì)劃9月開工，規(guī)劃總產(chǎn)能為5GWh，分兩期建設(shè)。
恩力動(dòng)力5月內(nèi)先是滁州10GWh先進(jìn)電池制造基地項(xiàng)目開工，后其固態(tài)電池PACK工廠項(xiàng)目落戶廊坊廣陽。
身處爭議中的固態(tài)電池正以裝機(jī)、量產(chǎn)等實(shí)際進(jìn)展撥開迷霧，落地產(chǎn)業(yè)化。
顯著催化固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的因素之一是應(yīng)用市場愈發(fā)強(qiáng)烈的裝機(jī)訴求。新能源乘用車市場裝機(jī)數(shù)據(jù)顯示，1-4月半固態(tài)電池裝機(jī)量已達(dá)1.1GWh。同時(shí)，在低空經(jīng)濟(jì)的火熱之下，尋找更高性能動(dòng)力電池成為一大關(guān)鍵。
電池可細(xì)分為液態(tài)(25wt%)、半固態(tài)(5-10wt%)、準(zhǔn)固態(tài)(0-5wt%)和全固態(tài)(0wt%)四大類，目前，業(yè)內(nèi)所稱的固態(tài)電池并未對半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、全固態(tài)做明確劃分。
而產(chǎn)業(yè)更為關(guān)切的是全固態(tài)技術(shù)突破。就在近期，一則國內(nèi)或?qū)⑼度爰s60億元用于全固態(tài)電池研發(fā)的消息披露，全固態(tài)道路已受到國家的大力支持。
包括寧德時(shí)代、比亞迪、一汽、上汽、衛(wèi)藍(lán)新能源和吉利共六家企業(yè)或獲得政府基礎(chǔ)研發(fā)支持，推動(dòng)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化緊迫性凸顯。
具體在全固態(tài)量產(chǎn)落實(shí)路徑上，企業(yè)在正負(fù)極、電解質(zhì)、生產(chǎn)工藝各個(gè)環(huán)節(jié)的選擇上各有特色。這與材料體系、技術(shù)路線分化明確的液態(tài)鋰電池明顯不同，鮮少見到路徑完全一致的固態(tài)電池企業(yè)。
在量產(chǎn)競速的拐點(diǎn)，固態(tài)電池企業(yè)現(xiàn)也面臨著放大規(guī)模的工程化難題。如何把電芯做大？以及如何把產(chǎn)線產(chǎn)能提高？成為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化越發(fā)重視的問題。對應(yīng)的，這也向產(chǎn)業(yè)鏈張開配套產(chǎn)線的需求缺口。
錨定各自優(yōu)勢
多元技術(shù)路線并行
以電解質(zhì)區(qū)分，固態(tài)電池技術(shù)主要有氧化物、硫化物、聚合物三大技術(shù)路線，以及新近的鹵化物路線?；陔娊赓|(zhì)技術(shù)路線的劃分之下，每一企業(yè)正負(fù)極或制備工藝都不盡相同。
量產(chǎn)進(jìn)程最為急切的上汽清陶所披露技術(shù)路線，以聚合物、無機(jī)物復(fù)合的固態(tài)電解質(zhì)材料為基礎(chǔ)，采用高電壓錳基正極材料和鋰金屬基復(fù)合負(fù)極材料，將于2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，能量密度超過400wh/kg，體積能量密度超過820wh/L，電芯容量超過75Ah。
上述規(guī)劃項(xiàng)目的欣界能源、恩力動(dòng)力本次并未明確披露具體技術(shù)路線與具體的固態(tài)形態(tài)，而近期國內(nèi)投入支持消息中所提及的另外幾家企業(yè)技術(shù)路線以硫化物居多。
寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱在重慶CIBF 2024表示，寧德時(shí)代正沿著硫化物電解質(zhì)路線進(jìn)行研發(fā)，并已成功建立起10Ah級全固態(tài)電池驗(yàn)證平臺(tái)。
比亞迪則在2022年末就有消息顯示，其全固態(tài)鋰電池在重慶生產(chǎn)將裝車試驗(yàn)，目前其兩種技術(shù)路線氧化物、硫化物固態(tài)電池均已完成生產(chǎn)，可進(jìn)行裝車試驗(yàn)。該消息稱，比亞迪固態(tài)電池使用硅基材料作為負(fù)極時(shí)，能量密度能達(dá)到400Wh/kg。
一汽研發(fā)總院新能源開發(fā)院電池開發(fā)部全固態(tài)電池采用硫化物技術(shù)路線，開發(fā)容量10Ah，比能量320Wh/kg、680Wh/L，循環(huán)壽命超過500次的全固態(tài)電池，目前10Ah級全固態(tài)電芯已試制完成。
衛(wèi)藍(lán)新能源在全固態(tài)技術(shù)方面已對氧化物路線進(jìn)行布局，其氧化物路線半固態(tài)電池已向蔚來交付。
三種技術(shù)路線中，氧化物電解質(zhì)具有較高的離子電導(dǎo)率和穩(wěn)定性，但界面電阻較大；硫化物電解質(zhì)則具有較高的離子電導(dǎo)率和較低的界面電阻，但穩(wěn)定性相對較差；聚合物電解質(zhì)則具有較好的柔韌性和加工性，但離子電導(dǎo)率較低。
從上述電池企業(yè)的正負(fù)極選擇看，具備更高電壓平臺(tái)富錳材料，與更具高比能潛能鋰金屬負(fù)極、硅基負(fù)極受到固態(tài)電池企業(yè)青睞，其中鋰金屬負(fù)極應(yīng)用顯著提速。
無論正負(fù)極還是固態(tài)電解質(zhì)材料界面穩(wěn)定性是從半固態(tài)走向全固態(tài)的核心，通常還需要優(yōu)化材料組成、結(jié)構(gòu)和界面設(shè)計(jì)等方式來實(shí)現(xiàn)。此外，半固態(tài)過渡至全固態(tài)電池還需要逐步解決技術(shù)、工藝和成本等問題。
進(jìn)入GWh量產(chǎn)
固態(tài)電池應(yīng)對工程化挑戰(zhàn)
近期多項(xiàng)GWh級別項(xiàng)目規(guī)劃、投產(chǎn)推動(dòng)固態(tài)電池正式進(jìn)入量產(chǎn)競速。但必須承認(rèn)的是，目前業(yè)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目中多為“固態(tài)電池”，距離全固態(tài)電池的規(guī)?；孕枰獣r(shí)間。
深耕軟包高性能動(dòng)力電池企業(yè)孚能科技認(rèn)為，固態(tài)電池在尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化和成本問題沒有徹底解決之前，會(huì)有很長一段時(shí)間液態(tài)電解質(zhì)、半固態(tài)、固態(tài)共存并生的階段。
半固態(tài)電池雖然含有固態(tài)電解質(zhì)，但還含有部分液態(tài)電解液以及隔膜，固態(tài)電池是沒有液態(tài)電解液和隔膜的，從電池的組成成分而言，兩者有本質(zhì)的區(qū)別。
孚能科技表示，半固態(tài)電池生產(chǎn)工藝設(shè)備與現(xiàn)有的液態(tài)電池基本相似，因此可以沿用已有的成熟產(chǎn)業(yè)鏈，快速進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，半固態(tài)電池是全固態(tài)電池的必然發(fā)展階段。而全固態(tài)電池還面臨著材料產(chǎn)業(yè)鏈不成熟、設(shè)備供應(yīng)鏈也不成熟的問題。孚能科技將在未來5年之內(nèi)完成從半固態(tài)電池到全固態(tài)電池的產(chǎn)品化。
在固態(tài)產(chǎn)線搭建上，各家企業(yè)工程設(shè)計(jì)不同原位固化、干法電極、等靜壓、3D打印等新技術(shù)都可在全固態(tài)電池制程中找到一席之地。在材料制備環(huán)節(jié)，需要精確控制原料的配比和混合均勻性，以保證固態(tài)電解質(zhì)的性能穩(wěn)定；在電芯組裝環(huán)節(jié)，需解決電極與電解質(zhì)之間的界面問題，如采用熱壓技術(shù)提高電極與電解質(zhì)的接觸面積和緊密程度。
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在材料產(chǎn)業(yè)鏈方面，在車規(guī)電池、航空電池多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的強(qiáng)烈呼喚下，固態(tài)電池商用比實(shí)際量產(chǎn)進(jìn)程更為急切，催化固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈成形，固態(tài)電池企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化之初已著手與材料企業(yè)的合作布局。
從相關(guān)布局企業(yè)看，固態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)正負(fù)極材料主要在小試、中試的導(dǎo)入階段，尚未進(jìn)入產(chǎn)能擴(kuò)充階段。而入局企業(yè)中，鋰電四大主材老牌巨頭爭相入局，除了自身“老本行”尤為重視突破固態(tài)電解質(zhì)，對硫化物電解質(zhì)技術(shù)的突破被多次提及。
