“全固态电池是公认的下一代电池的首选方案之一,被列入中国、美国、欧盟、日韩等主要国家的发展战略,也成为下一代电池技术竞争的关键制高点。”中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高说。
全固态电池太“香”了,具有高安全性、高能量密度、高功率特性、宽温度适应性等特点,可以完美解决锂电池在寿命周期内发生析锂、使用寿命短、出现安全事故等问题。
换言之,搭载全固态电池后,电动汽车不但能跑得更远,还不会撞一下就炸了;储能电站也不再是一个随时都会“火”的大型TNT备货区了。
更何况,作为当下全球电池领域T0档的存在,我国绝不能容忍美欧日韩等主要国家在下一代电池“弯道超车”。宁德时代、欣旺达、比亚迪、蜂巢能源、卫蓝新能源、上汽、广汽等企业算是削尖了脑袋。
8月28日,宁德时代公开表示:固态电池方面,公司在全固态电池上持续坚定投入,技术处于行业领先水平,2027年有望实现小批量生产。
这与公司在两个月前的投资者交流活动上的表述如出一辙,或许是在向市场传递一个声音:我们的全固态电池研发一帆风顺,和预估的没什么两样。
那么,其他布局全固态电池的企业进展又如何了呢?
鹏辉能源“起飞”?
鹏辉能源是近期全固态电池领域最火的一家企业,没有之一。
8月28日,鹏辉能源引发投资圈和媒体圈广泛关注的“固态电池,真正的突破”迎来登场。
鹏辉能源第一代全固态电池,采用20Ah的容量规格,循环寿命600次,能量密度为280Wh/kg,成本仅为常规锂电池的1.15倍,预计2025年启动中试研发并小规模生产,2026年将正式建立产线并批量生产。
要知道,宁德时代也只敢说2027年有望实现全固态电池的小批量生产,鹏辉这是超车了?
二级市场也反应剧烈。鹏辉全固态电池发布当天,股价暴跌8.67%;今日又上涨19.99%,报价27.19元,总市值136.86亿元。看起来,资本市场对于鹏辉的未来发展还摇摆不定。
除了鹏辉能源外,近期国轩高科和欣旺达,也相继披露了自家全固态电池的研发进展。
8月19日,国轩高科公开表示,公司已实现车规级全固态电池制备及基础性能验证,预计2027年进行小批量上车试验;产业链建立起来的情况下,2030年会瞄准350Wh/kg全固态进行量产。
8月26日,欣旺达在互动平台表示,公司第三代聚合物复合全固态电池已完成实验室验证,预计2025年完成产品开发。
结合亿纬锂能、蜂巢能源、丰田、本田、三星SDI、SK On等企业公开的全固态电池研发时间表来看,2025年、2027年和2023年或是全固态电池赛道,三个最重要的时间节点。
研发进展快的企业,如鹏辉能源、欣旺达、蜂巢能源、长安汽车、现代汽车等,在2025年就能实现全固态电池的小规模生产。
鹏辉第一代固态电池内部展示(图)
速度稍慢的也能在2026-2027年实现这一目标,如宁德时代、国轩高科、亿纬锂能、比亚迪、广汽集团、上汽集团、丰田、LG新能源、三星SDI等。
到了2030年,全固态电池市场更是将步入“新天地”,大家都觉得自己有能力实现量产。
然而,量产≠商业化。
成本是全固态电池商业化绕过不去的坎,别看鹏辉能源全固态电池成本仅为常规锂电池的1.15倍,但它能量密度、循环寿命都还有很大的提升空间,届时成本究竟是多少,现在还很难说。
更何况,现在市场对全固态电池可谓是:有顾虑,但不敢说。
真那么“牛”吗?
任何电池的能量密度,都取决于正负极,电解质本身是不贡献任何容量/能量的。
液态电解质替换为固态电解质,正负极体系、电芯结构/设计可能发生改变,比如选用更高效的正负极体系,减少电解质内各种非活性物质的占比等,进而在保证安全性的前提下,提高全固态电池的能量密度。
那么,全新“升级”下,全固态电池的成本会不会太高?
要知道,锂离子电池的成本拆解,BOM+摊薄的设备折旧+人力+燃动等,基本能很透明的展示出来。
然而,全固态电池是一个全新的体系,从材料方面来看,镧、锗、银这些材料用在全固态电池电解质里,价格不算便宜。
自然银(图)
在生产工艺方面,电解液固态化,不可避免的要多出一些如粉体处理、隔膜处理、固态化等工序来。相较锂离子电池,总体工序只多不少,制作成本或许也会增长。
更棘手的是,全固态电池安全性就一定如宣传所言吗?
全固态电池电解质是惰性的固态电解质,有效隔绝了正负极内短路现象,按理说相较采用可燃酯类液体作为电解液的锂离子电池,安全性应该更高。
可是,电芯内部温度升高后会有各种复杂的反应,正极/负极的分解释放的东西经过液相可以直接反应,包括电解液与正负极高温下的加速老化和更剧烈的副反应等等。
比如受宁德时代、丰田、三星SDI等企业青睐的硫化物全固态电池,其正负极在一定温度下的反应放热行为,在不少学术研究论文里的表现并没有想象的那么完美。
总之,现阶段宣传的全固态电池,和未来可能实际应用的相比,可能有些夸大了。
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