中國儲能網訊：近期，固態(tài)電池領域的GWh項目從過去的頻繁“規(guī)劃”，正式迎來開工、投產。
清陶（昆山）總投資50億元的固態(tài)鋰電池產業(yè)化項目6月即將投產，生產設備陸續(xù)進場，規(guī)劃一期項目年裝機量3.5GWh，三年內全部達產后年裝機量將達10GWh。
欣界能源新一代鋰金屬固態(tài)電池項目近期落戶常州金壇，總投資30億元，計劃9月開工，規(guī)劃總產能為5GWh，分兩期建設。
恩力動力5月內先是滁州10GWh先進電池制造基地項目開工，后其固態(tài)電池PACK工廠項目落戶廊坊廣陽。
身處爭議中的固態(tài)電池正以裝機、量產等實際進展撥開迷霧，落地產業(yè)化。
顯著催化固態(tài)電池產業(yè)化進程的因素之一是應用市場愈發(fā)強烈的裝機訴求。新能源乘用車市場裝機數(shù)據(jù)顯示，1-4月半固態(tài)電池裝機量已達1.1GWh。同時，在低空經濟的火熱之下，尋找更高性能動力電池成為一大關鍵。
電池可細分為液態(tài)(25wt%)、半固態(tài)(5-10wt%)、準固態(tài)(0-5wt%)和全固態(tài)(0wt%)四大類，目前，業(yè)內所稱的固態(tài)電池并未對半固態(tài)、準固態(tài)、全固態(tài)做明確劃分。
而產業(yè)更為關切的是全固態(tài)技術突破。就在近期，一則國內或將投入約60億元用于全固態(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。
包括寧德時代、比亞迪、一汽、上汽、衛(wèi)藍新能源和吉利共六家企業(yè)或獲得政府基礎研發(fā)支持，推動全固態(tài)電池產業(yè)化緊迫性凸顯。
具體在全固態(tài)量產落實路徑上，企業(yè)在正負極、電解質、生產工藝各個環(huán)節(jié)的選擇上各有特色。這與材料體系、技術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)。
在量產競速的拐點，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？以及如何把產線產能提高？成為固態(tài)電池產業(yè)化越發(fā)重視的問題。對應的，這也向產業(yè)鏈張開配套產線的需求缺口。
錨定各自優(yōu)勢
多元技術路線并行
以電解質區(qū)分，固態(tài)電池技術主要有氧化物、硫化物、聚合物三大技術路線，以及新近的鹵化物路線。基于電解質技術路線的劃分之下，每一企業(yè)正負極或制備工藝都不盡相同。
量產進程最為急切的上汽清陶所披露技術路線，以聚合物、無機物復合的固態(tài)電解質材料為基礎，采用高電壓錳基正極材料和鋰金屬基復合負極材料，將于2026年實現(xiàn)量產，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)劃項目的欣界能源、恩力動力本次并未明確披露具體技術路線與具體的固態(tài)形態(tài)，而近期國內投入支持消息中所提及的另外幾家企業(yè)技術路線以硫化物居多。
寧德時代首席科學家吳凱在重慶CIBF 2024表示，寧德時代正沿著硫化物電解質路線進行研發(fā)，并已成功建立起10Ah級全固態(tài)電池驗證平臺。
比亞迪則在2022年末就有消息顯示，其全固態(tài)鋰電池在重慶生產將裝車試驗，目前其兩種技術路線氧化物、硫化物固態(tài)電池均已完成生產，可進行裝車試驗。該消息稱，比亞迪固態(tài)電池使用硅基材料作為負極時，能量密度能達到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)藍新能源在全固態(tài)技術方面已對氧化物路線進行布局，其氧化物路線半固態(tài)電池已向蔚來交付。
三種技術路線中，氧化物電解質具有較高的離子電導率和穩(wěn)定性，但界面電阻較大；硫化物電解質則具有較高的離子電導率和較低的界面電阻，但穩(wěn)定性相對較差；聚合物電解質則具有較好的柔韌性和加工性，但離子電導率較低。
從上述電池企業(yè)的正負極選擇看，具備更高電壓平臺富錳材料，與更具高比能潛能鋰金屬負極、硅基負極受到固態(tài)電池企業(yè)青睞，其中鋰金屬負極應用顯著提速。
無論正負極還是固態(tài)電解質材料界面穩(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、結構和界面設計等方式來實現(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、工藝和成本等問題。
進入GWh量產
固態(tài)電池應對工程化挑戰(zhàn)
近期多項GWh級別項目規(guī)劃、投產推動固態(tài)電池正式進入量產競速。但必須承認的是，目前業(yè)內產業(yè)化項目中多為“固態(tài)電池”，距離全固態(tài)電池的規(guī)模化仍需要時間。
深耕軟包高性能動力電池企業(yè)孚能科技認為，固態(tài)電池在尚未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化和成本問題沒有徹底解決之前，會有很長一段時間液態(tài)電解質、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，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，兩者有本質的區(qū)別。
孚能科技表示，半固態(tài)電池生產工藝設備與現(xiàn)有的液態(tài)電池基本相似，因此可以沿用已有的成熟產業(yè)鏈，快速進行產業(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業(yè)鏈不成熟、設備供應鏈也不成熟的問題。孚能科技將在未來5年之內完成從半固態(tài)電池到全固態(tài)電池的產品化。
在固態(tài)產線搭建上，各家企業(yè)工程設計不同原位固化、干法電極、等靜壓、3D打印等新技術都可在全固態(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)電解質的性能穩(wěn)定；在電芯組裝環(huán)節(jié)，需解決電極與電解質之間的界面問題，如采用熱壓技術提高電極與電解質的接觸面積和緊密程度。
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在材料產業(yè)鏈方面，在車規(guī)電池、航空電池多個應用領域的強烈呼喚下，固態(tài)電池商用比實際量產進程更為急切，催化固態(tài)電池產業(yè)鏈成形，固態(tài)電池企業(yè)在產業(yè)化之初已著手與材料企業(yè)的合作布局。
從相關布局企業(yè)看，固態(tài)電解質、固態(tài)正負極材料主要在小試、中試的導入階段，尚未進入產能擴充階段。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，對硫化物電解質技術的突破被多次提及。
