固态电池热度攀升,多家国内电池厂商公布相关规划

   日期:2024-09-06     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:190    评论:0    
核心提示:“各家电池厂商的全固态电池量产时间点,将取决于其对于全固态电池能量密度的定位。“我们如果要推出的话(全固态电池),一定是针对某一个细分市场。在那个时间点,主流技术可能会达到怎样的水平,我们的固态电池要和它相比更有竞争力,这样产业化才有可能成功。

据内部员工透露,引发上述讨论的原因有两点:第一,今年以来,业内再次传出“磷酸铁锂+石墨烯”体系(即目前国内动力电池主流体系)将达到能量密度的天花板;第二,部分锂电池企业相继公布了固态电池的生产时间表。

今年与锂电池行业进入降温期不同,固态电池热度持续走高。目前,包括宁德时代、华科精密、亿纬锂能、欣旺达、国轩高科、蜂巢能源、清陶能源、比克电池等多家国内电池厂商均已公布各自的固态电池产品规划。

“相比液态电池,固态电池具有安全性高、能量密度高等诸多优势,符合下一代电池技术的发展需求。”中国新能源航空高级副总裁、首席技术官潘芳芳在接受蓝鲸新闻采访时表示。

不过截至目前,“磷酸铁锂+石墨烯”体系的颠覆者尚未真正出现。

“固-固界面”接触是最大的问题

看似颠覆性的固态电池,在其商业化过程中仍面临一些需要克服的技术挑战。

相较于传统液态锂电池,全固态电池摒弃了传统液态电解质,采用固态电解质材料。按照电解质的分类,全固态电池的技术路线主要包括聚合物、氧化物、硫化物三大类。

“硫化物性能好,但难以量产;聚合物性能稍差,但可以快速量产。”潘芳芳说。

除了材料问题,结构也是问题。相较于目前主流的液态电池,固态电池采用的是固体电解质,这导致离子电导率较低,电池充放电速度慢、容量衰减快。另外,相较于“固-液”,“固-固”的接触性和稳定性较差。

“液态电池的内部结构是电池液包裹着电芯;固态电池也需要固态电解质包裹着电芯。同等压力下,‘固-固’接触不如‘固-液’接触。”一位头部电池企业相关负责人向蓝鲸新闻透露,目前要保证紧密的“固-固”接触需要极高的外压,但如果外壁材料受压,电池整体重量就会急剧增加,这与研发低重量、高单位密度的固态电池的初衷背道而驰。

宁德时代董事长曾毓群在“2024世界动力电池大会”上也表达了类似观点。

“我们在全固态电池上投入了7-8年的研究。发展全固态电池的关键在于材料和化学体系的研究,而这其中最难的就是‘固-固界面’问题。”曾毓群认为,如果用1到9这个数字来代表固态电池的技术和制造成熟度,1是这个领域的开始,9则是技术成熟,可以投入规模化生产。目前业界最高水平也只有4左右,还只是做出了一些器件样品,进行了一些实验验证。这些器件的使用有很多边界条件,比如在6000个大气压下实现更高的低温性能等。这意味着这些器件还不能投入市场应用。

即使产品开发出来,量产也是个问题。已经宣布开发出全固态电池的南都电源9月3日发布公告称,目前固态电池产品能量密度达到350Wh/kg,循环寿命达到2000次,但短期内不会量产。

“各家电池厂商量产全固态电池的时间,将取决于其对全固态电池能量密度的定位。”潘芳芳认为,固态电池还有不少技术需要攻克,全固态电池量产的临界点应该是2027-2028年,越早量产难度越大。

目前生产成本高于锂电池,终端包含率也没有预期那么高。

固态电池之所以如此受欢迎,是因为有从业者认为,经过多年的发展,“磷酸铁锂+石墨体系”已经到达了天花板。

某锂电池企业负责人在今年SNEC接受蓝鲸新闻采访时明确表示,目前的“磷酸铁锂+石墨”体系基本已经到达天花板,预计三年内各家厂商的技术水平将趋于一致。当技术指标到达天花板之后,考验的就是制造水平,比如生产100万只电池的不良率是多少;下一阶段的比拼,则是出货量提升之后的成本控制能力。

也有观点认为,这一制度仍有完善的空间。

“2020年、2021年其实是磷酸铁锂发展史上最暗的时刻。”潘芳芳介绍,当时三元锂量产,三元能量密度更高,更适合快充,核心安全性也得到有效解决。但随后几年,针对磷酸铁锂的创新层出不穷,曾经被认为无法实现的性能变成了现实。目前,磷酸铁锂仍占据国内动力电池市场80%以上的份额。

潘芳芳表示,未来磷酸铁锂是降低成本的方向,负极方面也会有创新,从整个设计、材料、电芯来看,其实还有降低成本的空间。

不管“磷酸铁锂+石墨体系”是否还有空间,固态电池若想颠覆前者,还必须克服成本、量产等障碍。

纵观锂电池整个成长周期,过程坎坷,但同领域没有过于强劲的竞争对手,市场对锂电池的成长非常宽容。固态电池则不同,“磷酸铁锂+石墨体系”在长周期内已经证明了自己,生产成本还有下降空间。

“当市场和终端面临价格战、淘汰赛时,对于固态电池的容忍度并没有想象中那么高。”前述锂电池企业负责人表示,业内一度认为钠电池可以取代锂电池,因为钠更稳定,生产成本可以更低。“但随着锂电池产业链价格的不断下降,目前锂电池的生产成本大约是钠电池的一半。”随着新技术的出现,锂电池的稳定性也在不断提高。

这挤压了钠电池的增长空间,固态电池同样面临这一问题。

另一家锂电池龙头企业负责人认为,电池是重资产行业,一旦利用率下降,制造成本就会上升,通过规模化分摊成本是必然。“如果要推出(全固态电池),必须瞄准某个细分市场,到时候主流技术可能达到什么水平,我们的固态电池必须比它更有竞争力,产业化才能成功。”

 
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