中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展，固態(tài)電池逐漸成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，甚至被認(rèn)為是純電動(dòng)車普及的關(guān)鍵。近年來(lái)，各大車企、動(dòng)力電池供應(yīng)商，頻頻拋出關(guān)于固態(tài)電池新進(jìn)展的重磅消息。
近日，在新能源領(lǐng)域被認(rèn)為“鮮有作為”的日本車企本田，突然宣布一則重磅消息，猶如一顆驚雷在行業(yè)中炸響。
11月20日，本田召開新聞發(fā)布會(huì)，首次公開自研全固態(tài)電池面向量產(chǎn)化的示范生產(chǎn)線。該試驗(yàn)生產(chǎn)線于2024年春天開始建設(shè)，驗(yàn)證設(shè)備已安裝完畢。本田表示，示范生產(chǎn)線主要將用于全固態(tài)電池量產(chǎn)工藝的技術(shù)驗(yàn)證，同時(shí)還將確定電芯的基本規(guī)格，并將針對(duì)各道工序的量產(chǎn)技術(shù)和量產(chǎn)成本等方面進(jìn)行驗(yàn)證。
而根據(jù)此前本田透露的信息，其將在不遠(yuǎn)的將來(lái)開始量產(chǎn)全固態(tài)電池，并在向市場(chǎng)投放的電動(dòng)車型上進(jìn)行搭載應(yīng)用。除應(yīng)用于新能源汽車外，本田還計(jì)劃將全固態(tài)電池搭載于摩托車和飛機(jī)等各類移動(dòng)出行工具上。
事實(shí)上，隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展，固態(tài)電池已經(jīng)逐漸成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，甚至被認(rèn)為是純電動(dòng)車普及的關(guān)鍵。畢竟，與鋰離子電池相比，全固態(tài)電池的性能有了巨大提升，被認(rèn)為會(huì)改變汽車行業(yè)的格局。近年來(lái)，各大車企、動(dòng)力電池供應(yīng)商，頻頻拋出關(guān)于固態(tài)電池新進(jìn)展的重磅消息。
固態(tài)電池成車企競(jìng)爭(zhēng)新高地
進(jìn)入2024年，固態(tài)電池的熱度逐漸升溫，目前已經(jīng)有多家車企公布量產(chǎn)時(shí)間表。
例如，11月7日，太藍(lán)新能源與長(zhǎng)安汽車在重慶聯(lián)合舉辦無(wú)隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù)發(fā)布會(huì)，雙方將聯(lián)合推出無(wú)隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù)。根據(jù)官方的量產(chǎn)時(shí)間表，無(wú)隔膜半固態(tài)電池計(jì)劃于2026年進(jìn)行裝車驗(yàn)證/測(cè)試，以滿足新能源電動(dòng)汽車的應(yīng)用需求；無(wú)隔膜全固態(tài)電池計(jì)劃于2027年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，在特殊領(lǐng)域開展示范性應(yīng)用。
除了長(zhǎng)安汽車，廣汽集團(tuán)在固態(tài)電池方面的進(jìn)展更為迅速。今年4月舉辦的廣汽科技日期間，官方正式發(fā)布了全固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)，并宣稱已初步打通全固態(tài)電池全流程制造工藝，取得車規(guī)級(jí)高安全大容量全固態(tài)動(dòng)力電池量產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)突破，并具有超高能量密度、超高安全性及大容量全固態(tài)電芯三大核心優(yōu)勢(shì)。官方預(yù)計(jì)，固態(tài)電池將于2026年搭載于昊鉑車型。
同樣是在今年4月，在智己L6的上市發(fā)布會(huì)上，智己官方宣布，搭載行業(yè)首個(gè)量產(chǎn)上車的“超快充固態(tài)電池1.0”。根據(jù)智己官方發(fā)布的信息，該款電池滿電超130kWh，單體能量密度達(dá)368Wh，CLTC綜合續(xù)航里程已經(jīng)突破1000公里，可以實(shí)現(xiàn)充電10分鐘補(bǔ)充400公里續(xù)航里程的補(bǔ)能效率。
此外，蔚來(lái)汽車也亮相了150度電的半固態(tài)電池。這款由衛(wèi)藍(lán)能源生產(chǎn)的半固態(tài)電池，擁有150kWh的儲(chǔ)能容量和337V的額定電壓。與100度電的電池版本相比，其重量?jī)H增加了20kg，容量卻提升了50%。
面對(duì)行業(yè)內(nèi)固態(tài)或半固態(tài)電池“井噴”般的發(fā)展，諸多業(yè)內(nèi)人士給予了高度評(píng)價(jià)。雖然從目前來(lái)看，短期內(nèi)能夠量產(chǎn)上車的通常為半固態(tài)電池，但即便如此，也可以稱為重大突破。
上海藍(lán)諾新能源技術(shù)有限公司總經(jīng)理韓麗表示，從目前即將量產(chǎn)裝車的固態(tài)電池來(lái)看，從嚴(yán)格意義上而言屬于介于固態(tài)與液態(tài)之間的半固態(tài)電池，即邁向固態(tài)電池的“中級(jí)目標(biāo)”。但能實(shí)現(xiàn)中級(jí)目標(biāo)已經(jīng)非常值得關(guān)注，畢竟大幅減少了造成熱失控隱患的液態(tài)電解質(zhì)的用量，從安全性、質(zhì)量能量密度和體積能量密度等多個(gè)指標(biāo)來(lái)看，上述電池產(chǎn)品的確在不斷地取得提升。
供應(yīng)商相繼公布重磅技術(shù)
除了車企之外，電池制造商自然也不甘落后，寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科、欣旺達(dá)，甚至包括華為均加緊研發(fā)步伐。
11月5日，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布了寧德時(shí)代三項(xiàng)固態(tài)電池專利，分別為“改性固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法、固態(tài)電池及用電裝置”“固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法、固態(tài)電池、用電裝置”和“固態(tài)電池單體及其制造方法”。此外，根據(jù)相關(guān)報(bào)道，寧德時(shí)代在今年增加了對(duì)全固態(tài)電池的研發(fā)投入，已將全固態(tài)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)擴(kuò)充至超 1 0 0 0人。同時(shí)，寧德時(shí)代目前主攻硫化物路線，在近期已進(jìn)入20Ah樣品試制階段。
比亞迪在固態(tài)電池領(lǐng)域的動(dòng)作同樣不小。近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)院宣布與比亞迪簽署了新能源汽車前瞻技術(shù)項(xiàng)目合作協(xié)議，雙方將聚焦固態(tài)電池、鋰電輔材等前沿領(lǐng)域，通過(guò)聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)、資源整合與協(xié)同創(chuàng)新，共同推動(dòng)汽車智能化、電動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程。
此外，國(guó)軒高科在互動(dòng)平臺(tái)表示，公司擁有專業(yè)的固態(tài)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)及專項(xiàng)研發(fā)預(yù)算，2024年上半年已成功研發(fā)出車規(guī)級(jí)全固態(tài)成品電芯“金石電池”，該款30Ah的硫化物全固態(tài)電池已成功通過(guò)嚴(yán)苛的200攝氏度熱箱測(cè)試，預(yù)計(jì)2027年實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)及裝車測(cè)試。
除了電池制造商之外，科技巨頭華為也在固態(tài)電池領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展。11月5日，華為公布了一項(xiàng)硫化物固態(tài)電池發(fā)明專利，名稱為“摻雜硫化物材料及其制備方法、鋰離子電池”。根據(jù)專利摘要，本實(shí)現(xiàn)方式公開的摻雜硫化物材料可以作為硫化物固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)用在鋰離子電池中，解決了金屬鋰負(fù)極與硫化物電解質(zhì)界面的副反應(yīng)問(wèn)題，使得鋰離子電池具有較長(zhǎng)的使用壽命。
如今，固態(tài)電池正在迎來(lái)一場(chǎng)“全民狂歡”，各路選手紛紛“上桌”，這也意味著固態(tài)電池正在逐漸成為新能源汽車領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的新“戰(zhàn)場(chǎng)”。
固態(tài)電池欲速則不達(dá)
11月6日，工信部就《新型儲(chǔ)能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》（征求意見(jiàn)稿）公開征求意見(jiàn)，其中明確提到，重點(diǎn)布局儲(chǔ)能用固態(tài)電池。
同時(shí)，我國(guó)在固態(tài)電池領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)出的新成果，也反映了固態(tài)電池技術(shù)在電池行業(yè)中的重要性和發(fā)展?jié)摿?，固態(tài)電池正在以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為市場(chǎng)的寵兒。
但值得注意的是，當(dāng)前固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍然處于發(fā)展初期，存在多種技術(shù)路線的并存與探索。
從固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)組成來(lái)劃分，全固態(tài)電池主要分為三種體系：聚合物型、氧化物型和硫化物型。聚合物電解質(zhì)以其良好的負(fù)極界面相容性和較低的剪切模量著稱，但受限于較低的離子導(dǎo)電率和較短的循環(huán)使用壽命；氧化物電解質(zhì)則以其寬廣的電化學(xué)窗口、卓越的熱穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性脫穎而出，盡管它們的柔韌性不足；硫化物電解質(zhì)則因其出色的電導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性而受到青睞，但它們對(duì)水分的敏感性是一個(gè)需要關(guān)注的問(wèn)題。這三種電解質(zhì)各有其特點(diǎn)和局限性，選擇合適的材料體系對(duì)于全固態(tài)電池的性能至關(guān)重要。
此外，當(dāng)前固態(tài)電池的技術(shù)發(fā)展仍然有很大的提升空間。
此前，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群表示，固態(tài)電池距離成熟量產(chǎn)還有一段距離：“如果用數(shù)字1到9，表示固態(tài)電池的技術(shù)和制造成熟度，1是剛開始涉及這一領(lǐng)域，9是技術(shù)成熟，可以投入大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)前行業(yè)最高水平只到4左右，只是做出了一些器件樣品，進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這些器件的使用，有很多邊界條件。這意味著這些器件還無(wú)法投入市場(chǎng)應(yīng)用?！?
比亞迪弗迪電池有限公司首席技術(shù)官孫華軍同樣表示，全固態(tài)電池的大規(guī)模量產(chǎn)還有比較長(zhǎng)的路要走。“固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室樣品放大到汽車用動(dòng)力電池，會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。例如固態(tài)電池需要在高壓條件下保持電池材料緊密接觸，實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品施加的壓力主要是上下兩個(gè)方向，在實(shí)際的電池應(yīng)用中，有些材料處于電池中部，它的膨脹變形是多個(gè)方向的，很難約束?！?孫華軍如 是說(shuō)道。
中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高也指出，固態(tài)電池欲速則不達(dá)，需要企業(yè)循序漸進(jìn)，先解決電解質(zhì)問(wèn)題，然后解決負(fù)極問(wèn)題，再解決正極問(wèn)題。最開始固態(tài)電池能量密度可能沒(méi)有想象中高，但可以提高電池安全性、簡(jiǎn)化熱管理，最終目標(biāo)還是要在2030年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
事實(shí)上，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的最大難點(diǎn)在于技術(shù)和成本。技術(shù)上，固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，需要解決材料選擇、電解質(zhì)穩(wěn)定性、界面電阻等多個(gè)問(wèn)題；成本上，由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、材料成本高以及生產(chǎn)規(guī)模相對(duì)較小，固態(tài)電池的成本也遠(yuǎn)高于液態(tài)電解質(zhì)電池。
固態(tài)電池是規(guī)則的改變者？
無(wú)論是車企，還是動(dòng)力電池制造商，扎堆固態(tài)電池領(lǐng)域，顯然證明了固態(tài)電池具備的特殊優(yōu)勢(shì)。
相較于傳統(tǒng)電池，全固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)取代液態(tài)電解液，顯著提升了能量密度，部分產(chǎn)品能量密度可達(dá)500Wh/kg，遠(yuǎn)超當(dāng)前液態(tài)鋰電池200~300Wh/kg的水平。這一進(jìn)步意味著在相同體積下，全固態(tài)電池能夠提供更多的能量，同時(shí)減小了電池的體積。
安全性方面，全固態(tài)電池展現(xiàn)出更高的熱穩(wěn)定性和不易燃特性，沒(méi)有液體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，極大地降低了電池在高溫下自燃和爆炸的危險(xiǎn)。此外，固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性受環(huán)境溫度影響較小，使得電池在碰撞和擠壓情況下的穩(wěn)定性更高，起火概率顯著降低。
可以想象，未來(lái)當(dāng)固態(tài)電池逐漸成熟并走進(jìn)市場(chǎng)，很可能將進(jìn)一步促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展。正如株式會(huì)社本田技術(shù)研究所代表取締役社長(zhǎng)大津啟司所說(shuō)的那樣：“全固態(tài)電池作為一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，將會(huì)成為純電動(dòng)時(shí)代游戲規(guī)則的改變者。電池作為電動(dòng)化的關(guān)鍵因素，正在取代支撐汽車發(fā)展至今的發(fā)動(dòng)機(jī)?！?
