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固态电池成为“新宠儿”,商业化进程抢先看

2021-03-10 浏览次数:1,566 次 原创

1. 整车企业布局提速

1.1 丰田固态电池今年发布

2月5日消息,丰田汽车表示将在今年推出一款颠覆性的固态电池,明年将推原型车。该电池可提供500公里续航,10分钟内就可以从空电充到满电,并且具有极小的安全隐患。对于使用传统锂离子电池的电动汽车而言,该技术是一种潜在的万能解决方案,可以极大减少充满一次电所需的时间。

1.2 奇瑞布局固态电池,18亿项目落地

2月1日,安瓦新能源与奇瑞汽车的半固态动力电池产业化项目签约落地。该项目计划总投资18亿元,是实现能量密度300-340Wh/Kg的半固态动力电池产业化项目。

该项目是奇瑞公司引领未来汽车“新四化”发展的重要布局,表明奇瑞汽车在固态电池方面或已有所布局。目前奇瑞汽车电池供应商有宁德时代、鹏辉能源、风帆、国轩高科、捷威动力、华鼎国联等。

1.3 比亚迪多项专利曝光,布局全固态电池

1月底有消息出,比亚迪获得了283项专利授权,涉及固态电池、电池热管理、轮毂电机等相关技术。其中一项“全固态电解质及组合物与电极和全固态锂离子电池”的专利中提到比亚迪的全固态电解质属于氧化物全固态电解质,并且比亚迪通过自己的专利技术提高了其导电率和力学强度,从而使得全固态电池具有优异的电池循环性能和高倍率充放电性能,该专利主要涉及全固态电解质及组合物与电极材料的制备方法。

1.4 蔚来发布360Wh/kg全新固态电池

1月9日,蔚来汽车在国内率先发布了一款单体能量密度达360Wh/kg的150kWh固态电池包产品。该产品重点包含三大技术创新:原位固化固液电解质、无机预锂化硅碳负极和纳米级包覆超高镍正极。蔚来表示,该产品将于2022年第四季度上市,并且是选配产品。电池供应商可能来自宁德时代、清陶能源、辉能科技及卫蓝新能源中的一家或几家。

除此之外,固态电池在电动汽车领域的商业化速度越来越快,大众、宝马、奔驰、福特等主流整车企业同样在加速布局。大众2020年向斯坦福大学研发固态电池的衍生企业QuantumScape追加2亿美元投资;宝马集团与Solid Power合作,共同开发Solid Power的下一代电动汽车用固态电池;奔驰将在城市电动公交车—eCitaro G上率先搭载固态电池,该车成为同类产品中首款配备创新型固态电池的公交车;福特汽车支持的电池初创公司Solid Power表示,它有望在2022年初开始测试用于汽车生产的固态电池。

2. 多家固态电池企业产业化追踪

2.1 宁德时代公布两种固态电池专利情况

2021年1月,宁德时代公开两种固态电池相关专利—“一种固态电解质的制备方法”“一种硫化物固态电解质片及其制备方法”。其中“一种固态电解质的制备方法”专利提到在本申请所提供的制备方法中,制得的硫化物固态电解质的离子电导率得到显著提升,从而也利于全固态电池的能量密度的发挥。

2.2 QuantumScape四阶段推动固态电池规模化量产

2020年11月, QuantumScape在纽交所上市。QuantumScape在固态电池方面目前已经完成了技术准备,开始为大规模量产做准备,整个计划包括四个阶段,分别为:1)产品验证:2021/2022年完成产品的开发与验证,2022/2023完成整车的样品测试;2)1GWh试制线(QS-1):2023年1GWh的试制线完成,初期(2024年)产能0.25GWh,随后(2025年),产能爬坡至0.75 GWh,最后于2026年达到1G Wh的产能;3)20GWh产线(QS-1):2025年产线建设完成并SOP,初期(2026年)产能5 GWh,随后(2027年),产能至15 GWh,最后于2028年产能达到20 GWh;4)70GWh产线(QS-2):2026年产线完成,次年产能30 GWh,2028年产能达70GWh。

2.3 辉能加速固态电池量产步伐

辉能按照计划将于2021年完1GWh(准固态电池)产线建设,2023年全固态锂金属电池量试产,2024年量产。3月4日消息,辉能与越南最大私人集团Vingroup所成立的汽车子公司、也是越南第一个本土汽车品牌——Vinfast签署合作备忘录,双方将成立合资公司(JV),共同加速在越南当地的固态电池商业化脚步。

2.4 多家固态电池企业产业化追踪

2020年以来,辉能、星盈、卫蓝、SES、Quantumscape等国内外固态电池企业不断实现技术突破,并在产能规划、装车配套及融资等多领域加速布局,提前抢占固态电池市场高地,其中辉能和Quantumscape固态电池领域成果较为显著。

3. 小结

目前,固态电池基于其更高的能量密度、更大的放电倍率,以及更长的循环寿命受到广泛关注,固态电池技术一旦成功量产并装备在新车上,困扰不少电动车主的续航问题也将有所缓解。然而在量产之前前,固态电池发展依然面临几大难题:

1. 成本问题:固态电解质规模经济和原相回收问题以及电池包设计问题(冷却系统设计)等成本方面亟待解决。

2. 能量密度问题:电解质材料密度影响能量密度,电池芯,高克电容量的活性材料选择可能带来提升成本的矛盾;电池包的密度设计可能降低安全性等。

3. 基础接口问题:接口基本内阻问题,影响电芯快充/快放、循环寿命、高低温等基本电性表现。

基于目前存在的一系列问题,多企业也在加速相关的技术研发与创新。目前,全球范围内约有50多家制造企业、初创公司和高校科研院所致力于固态电池技术,固态电池尚未实现大规模商业化,但业界消息表示:对于固态电池的商用时间,大部分企业认为将在2025年。

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