2027年是一个关键节点,谁将率先落地应用,或将一定程度改变未来的市场格局,但在技术和成本的双重限制下,全固态电池产业化任重道远。

中国电池新能源产业链调研团一行参观考察清陶能源

随着电池领域关键技术的不断突破,市场上多家车企和电池厂商开始逐步推出固态电池量产计划表,使得近期固态电池板块愈发火热、热点频频。

5月29日,据多家媒体消息,中国或将投入约60亿元用于全固态电池研发,包括宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利共六家企业或获得政府基础研发支持。

多位知情人士确认,此项行业内史无前例的项目由政府相关部委牵头实施,鼓励有条件的企业对全固态电池相关技术开展研发。据悉,该项目经过严格筛选后,最后具体分为七大项目,聚焦聚合物和硫化物等不同技术路线。

消息一出,固态电池概念尾盘异动拉升,多个概念股大涨。

固态电池真的要来了吗?

0-1的突破:妥协的半固态电池

4月,智己汽车的一场发布会引爆固态电池概念,但与此同时,当下的固态电池产业发展也引来诸多质疑。

是炒作还是真突破?是吹牛还是真实力?

从液态电池转变为固态电池,被业内人士认为是下一代电池技术发展的主要路径,且可以在电池性能、安全性等方面得到大幅提升。

但是,以当下的技术想要实现全固态电池量产,还有很多难题。

宁德时代曾在业绩说明会坦言,固态电池目前还有很多基本的科学问题待解决,如大多数固态电解质中的离子扩散速率与液态电解质存在数量级差异、固固界面难以始终保持良好接触等,在突破这些科技问题后,还会遇到产业化的问题。宁德时代董事长曾毓群在3月份也曾表示,固态电池当前的技术效果“仍不够好”。

电池网了解到,智己汽车所发布的第一代“光年”固态电池采用的是纳米尺度固态电解质包覆超高镍材料,新一代高比能复合硅碳材料为负极,电池容量达到133kW·h,在极端情况下也不会出现热蔓延、起火,CLTC纯电续航里程超过1000km,充电12分钟可以补能400km。

据智己汽车电池供应商清陶能源消息显示,第一代“光年”固态电池在固态电解质里加入了10%的“润湿剂”。

资料显示,固态电池一般分为三种形态,分别是半固态(液体含量5-10wt%)、准固态(液体含量0-5wt%)和全固态(液体含量0wt%),因此,智己L6所搭载的第一代“光年”固态电池同样属于液态到固态的过渡产品,也就是市场所言的半固态电池。

清陶能源总经理李峥表示,公司预计在今后的两三年内逐步减少润湿剂的比例,逐渐过渡到真正意义上的固态电池。

2030年全球固态电池出货量将达614.1GWh 全固态电池将迎来产业化

近日,研究机构EVTank、伊维经济研究院联合中国电池产业研究院共同发布的《中国固态电池行业发展白皮书(2024年)》指出,2022年以来,固态电池的研发和产业化取得了明显的进展,尤其是伴随着以卫蓝新能源和赣锋锂电等为代表的中国企业的半固态电池的量产装车,标志着半固态电池在2023年实现了经济学意义上的产业化。

同时,EVTank也强调,全固态电池目前仍然面临着尚未完全解决的离子电导率问题、固固界面问题和循环性能问题等,预计其产业化时间节点将在2030年左右。

因此,目前行业基本确定了“液态电池-半固态电池-准固态电池-全固态电池”的发展路线。据中国汽车动力电池产业创新联盟数据,1-4月,我国半固态电池装车量达1138.8MWh,配套电池企业为卫蓝新能源。

不过,也有部分厂商表示,目前半固态电池在性能方面并没有大幅领先液态电池,甚至在叠加成本因素之后,半固态电池的优势并不明显。

在2023年年底,蔚来也搭载卫蓝新能源提供的150度半固态电池完成1000km路测。但蔚来CEO李斌曾表示,蔚来的半固态电池车型象征意义大于实际意义,更多的在于展现电池技术的发展进度。

尽管全固态电池离商业化量产上车仍有很大一段距离,但在解决安全问题、续航焦虑的强大性能面前,一众车企及电池厂商已经纷纷入局。像广汽、长安等车企已经先后召开发布会宣布全固态电池计划;国轩高科、领新新能源、太蓝新能源等电池企业也公布项目建设进度及最新研发动态。

当然,面对市场上固态电池的“营销狂欢”,动力电池龙头宁德时代也坐不住了。

4月,宁德时代首席科学家吴凯披露,宁德时代有机会在2027年小批量生产固态电池。他表示,如果用1-9数字表示全固态电池的成熟度,宁德时代目前的成熟度在4的水平,目标到2027年到7-8的水平。

宁德时代此次“改口”,更像是行业气氛的烘托。目前整个电池行业已经进入了固态电池“狂欢”的阶段,作为电池龙头如果迟迟没有动态,势必会引发投资者及市场认为公司在创新领域落后于行业的误解。

其实,早在2023年上海车展期间,宁德时代就曾发布凝聚态电池,其单体能量密度最高可达500Wh/kg,而该电池首先应用的场景是航空领域。

考虑到宁德时代有着超两万人的研发团队,2023年研发投入更是高达183亿元,在固态电池等下一代电池研发创新方面的优势要强于绝大部分公司。

总的来说,半固态电池目前最大意义是0-1的突破,无论是直接研发全固态,还是以满足当下需求的过渡产品来进化,其最终的目的都是高能量、高安全的全固态电池。

技术+成本:全固态产业化任重道远

中创新航

半固态电池与全固态电池绝非一字之差,目前的半固态电池技术体系其实与液态电池生产工艺流程有非常大的互通性,包括隔膜也没有去除,最直观的变化便是电解质更换为半固态电解质。

如果只看体验方面的变化,半固态电池的主要亮点在于安全性以及续航能力。

而全固态电池对于锂电材料、制作工艺、封装方式的要求更高,且化学属性发生较大变化,与现有的液态电池生产工艺差异更高,需要重新建立技术体系,包括供应网络及市场生态。

从产业链来看,目前国内主流企业已相继加入固态电池体系研发过程中,包括研发固态电解质替代电解液及隔膜,但由于目前固态电解质具体技术路线尚未确定,因此对于具体金属元素的需求也各不相同;正极材料则继续沿用高镍三元,并向富锂锰基转变;负极材料则逐渐向硅基负极、锂金属负极等方向演变;同时由于封装方式的影响,有望带动铝塑膜需求......

2024年固态电池项目动态

国内固态电池发展态势强劲,技术攻关和产业化布局也不断进步。据电池网不完全统计,2024年至今短短五个月的时间,国内已先后有十余个固态电池项目传出新动态,已公开投资金额合计近400亿元。

国内固态电池领域公司融资动态汇总

此外,截至目前,国内已有14家固态电池制造领域相关企业获得48轮融资。具体来看,清陶能源获10轮融资,卫蓝新能源获8轮融资,辉能科技获7轮融资,欣界能源获6轮融资,太蓝新能源获5轮融资,高能时代、赣锋锂电、恩力动力均获2轮融资,领新新能源、中科深蓝汇泽、中固时代、中科固能、融固新材料、毅华新能源获1轮融资。

今年两会期间,固态电池技术引发广泛讨论和提案。其中,中国科学院院士、南开大学副校长陈军接受采访时表示,目前固态电池是各国研发的重点,一旦产业化,将改变电动车产业格局,开辟电动航空等新兴市场。

陈军介绍,其所在团队积极承担国家重大研发计划、重点研发项目,联合北京的科技创新优势单位协同攻关,已研发出400Wh/kg的固态电池,这跟目前市场上最先进的300Wh/kg的锂电子电池能量密度相比超出30%。未来一到两年要突破600Wh/kg固态电池的研发。

另据智慧芽方面消息显示,近两年来,中国在固态电池专利申请和布局上已经有显著进步,在专利布局上甚至赶超了日本。

截至5月27日,从技术来源(专利申请人)看,日本仍是全球固态电池领域专利申请最多的国家,占全球专利申请量的比例近40%,中国排第二,占比约为26.6%。但从布局市场(专利申请所在地)来看,中国是全球固态电池专利布局最多的市场,约占31.4%。日本紧随其后,约占27%。

EVTank分析称,以日本和美国等为代表的海外企业布局固态电池较早,包括丰田、松下、Solid Power、QuantumScape等均以全固态电池为发展目标,其产业化进展相对缓慢。以卫蓝新能源、清陶能源和赣锋锂电等为代表的中国企业则选择了产业化较为容易的半固态电池作为过渡阶段产品,推动了半固态电池的产业化发展。

电池网了解到,日韩主要以硫化物体系为主,中国以氧化物和硫化物体系居多,而美国的初创型公司则在硫化物、氧化物和聚合物都有布局。

中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教表示,目前,聚合物、氧化物、硫化物路线相对于其他路线,技术成熟度相对高一些,布局的企业也较多。其中,聚合物优势在于易加工,成本也具有一定优势,但电导率和稳定性较差;氧化物导电性和稳定性表现相对好一些,但成本比聚合物要高一些;硫化物导电性能优异,但热稳定性差,工艺难且成本高。

除了技术难点外,固态电池面临的最大问题是量产难,包括涉及材料成本高和制程复杂的问题。按照目前国内电池厂商及车企公布的进度来看,全固态电池量产时间点主要集中在2026年-2028年,预计在2030年实现产业化;而日韩等国外电池企业同样集中在2027年-2030年进行量产。

在这其中,2027年是一个关键节点,谁将率先落地应用,或将一定程度改变未来的市场格局。

但在技术和成本的双重限制下,全固态电池产业化任重道远。

结语:

自今年以来,固态电池产业链利好消息频传,半固态电池相继装车,车企方面也已有相关固态电池新品发布或路测运行.......此外,随着eVTOL行业高速发展,其对电池能量密度、安全性、倍率性能等提出更高要求,但目前的电池技术无法完全满足其要求,因此未来固态电池有望在eVTOL迎来批量应用。

基于对固态电池技术路线和降本路径的研判,EVTank预计到2030年全球固态电池的出货量将达到614.1GWh,在整体锂电池中的渗透率预计在10%左右,其市场规模将超过2500亿元,主要为半固态电池。

2024固态电池产业生态圈企业家峰会

在这样的背景下,6月28日-29日,由中关村新型电池技术创新联盟、电池百人会、苏州市新时代工商管理企业家联合会新能源专委会主办的2024固态电池产业生态圈企业家峰会将于江苏省苏州市相城区苏州国际会议酒店举行。届时,将有来自海内外固态电池新能源上中下游全产业链的企业家、专家、主流媒体等出席盛会,汇聚全球产学研金用等各界力量,共同探讨固态电池技术的最新进展、面临的挑战、解决方案及未来的发展趋势,为加速固态电池技术的创新突破、推动其商业化进程搭建起深度沟通、合作的桥梁和纽带,助力全球能源转型和绿色经济发展。

[责任编辑:夏末]

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