在剛剛過去的2022年底，關(guān)于固態(tài)電池的消息接踵而至。12月30日，相關(guān)公司表示，半固態(tài)電池已進(jìn)入工程研發(fā)階段，2025年將用于整車。孚能科技透露，半固態(tài)產(chǎn)品已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和裝載。業(yè)內(nèi)專業(yè)人士指出，固態(tài)電池等新一代電池的競(jìng)爭(zhēng)格局遠(yuǎn)未形成，各市場(chǎng)主體仍有新的發(fā)展機(jī)遇。

 

固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)

動(dòng)力電池從早期的鉛酸電池，到鎳氫電池，再到目前主流的鋰電池，已經(jīng)走過了100多年的歷史，其中鋰電池只有十幾年的大規(guī)模發(fā)展。

近年來，隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，行業(yè)越來越意識(shí)到傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的局限性。例如，能量密度的上限較低，無法根除消費(fèi)者的里程焦慮；整體電池質(zhì)量大；低溫運(yùn)行不暢，高溫環(huán)境下存在安全隱患等，固態(tài)電池的呼聲越來越高。

 

 

從工作原理來看，固態(tài)電池與液態(tài)電池本質(zhì)上相同。兩者的核心區(qū)別在于電解質(zhì)的形式。目前主流的鋰電池主要包括四種主要材料，即正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)和鋰電池隔膜。

因?yàn)殡娊赓|(zhì)是液體，所以它被稱為液體電池，而固態(tài)電池的電解質(zhì)是固體的，并且省略了隔膜。固態(tài)電池之所以被認(rèn)為是下一代電池的方向之一，是因?yàn)樗鼈冊(cè)诶碚撋贤昝赖乇苊饬艘后w電池的所有痛點(diǎn)。

 

● 首先，固態(tài)電池具有更高的能量密度。

● 其次，固態(tài)電池更安全。

● 此外，固態(tài)電池具有更寬的溫度范圍和更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

 

固態(tài)電池仍需進(jìn)一步研究

相關(guān)公司在動(dòng)力電池領(lǐng)域動(dòng)作頻頻。固態(tài)電池的出口似乎越來越近了。事實(shí)上，固態(tài)電池，尤其是全固態(tài)電池，現(xiàn)階段仍無法離開實(shí)驗(yàn)室，大規(guī)模應(yīng)用之路漫長(zhǎng)而艱難。

衡量動(dòng)力電池能否大規(guī)模生產(chǎn)，主要有能量密度、充放電率性能、成本、安全性和循環(huán)壽命等指標(biāo)。動(dòng)力電池的實(shí)驗(yàn)室研究成果通?？梢栽谀硞€(gè)階段實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)或多項(xiàng)指標(biāo)的重大突破，但只有同時(shí)滿足所有指標(biāo)，才能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)是極其困難的。

 

 

就固態(tài)電池目前的技術(shù)狀況而言，專家表示，目前還沒有一家公司展示出一種具有與液態(tài)鋰電池相媲美的綜合性能和成本的大容量固態(tài)動(dòng)力電池。固態(tài)電池什么時(shí)候才能從實(shí)驗(yàn)室出來？該行業(yè)正在爭(zhēng)取最早的落地時(shí)間。

擁有固態(tài)電池技術(shù)專利最多的豐田一再推遲固態(tài)電池的推出。計(jì)劃到2025年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的小規(guī)模量產(chǎn)，到2030年實(shí)現(xiàn)全固體電池的穩(wěn)定量產(chǎn)。根據(jù)主流車企和電池廠商的說法，固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間基本在2030年左右。隨著未來技術(shù)的進(jìn)步，固態(tài)電池能否盡快大規(guī)模生產(chǎn)還有待觀察。

固態(tài)電池的量產(chǎn)進(jìn)展難以預(yù)料，而半固態(tài)電池作為從液態(tài)電池向全固態(tài)電池過渡的中間產(chǎn)品，正成為相關(guān)公司關(guān)注的焦點(diǎn)。值得注意的是，半固態(tài)電池并不是顛覆性的創(chuàng)新。即使半固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)化，也不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池材料體系產(chǎn)生太大影響。

 

中國(guó)需要加快固態(tài)電池的發(fā)展

盡管固態(tài)電池的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用難度大、時(shí)間長(zhǎng)，但作為下一代電池的研究方向之一，中國(guó)的產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)該引起重視。根據(jù)相關(guān)要求，到2025年和2030年，我國(guó)單個(gè)動(dòng)力電池的能量密度需要分別達(dá)到400Wh/kg和500Wh/kg，這顯然超出了液體電池的容量。

目前，中國(guó)在傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池方面具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，以CATL和比亞迪為首的動(dòng)力電池制造商處于世界領(lǐng)先地位。在目前鋰電池技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)條件下，歐美日韓已經(jīng)意識(shí)到難以超越中國(guó)，因此將希望寄托在下一代電池上，從而在汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)變道超車。

 

 

自2017年以來，日本動(dòng)員全國(guó)力量開發(fā)下一代電池，固態(tài)電池是主要方向之一。專家指出，在固態(tài)電池領(lǐng)域，日本領(lǐng)先中國(guó)五年。日本有一個(gè)大的國(guó)家計(jì)劃，而且分工也很詳細(xì)。中國(guó)目前對(duì)全固態(tài)電池的研發(fā)還處于碎片化階段，沒有完整的國(guó)家計(jì)劃來推進(jìn)。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，以固態(tài)動(dòng)力電池為代表的新一代動(dòng)力電池是未來重要的競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域，中國(guó)應(yīng)該給予足夠的重視。當(dāng)然，日本在研發(fā)和專利方面的優(yōu)勢(shì)并不一定意味著日本在固態(tài)電池領(lǐng)域的勝利。

一方面，我國(guó)目前對(duì)固態(tài)動(dòng)力電池的研究并沒有落后。專業(yè)人士指出，中國(guó)在世界科學(xué)期刊上發(fā)表的與固態(tài)電池相關(guān)的文章數(shù)量居世界第一。另一方面，盡管日本在研發(fā)方面處于強(qiáng)勢(shì)地位，但考慮到中國(guó)擁有全球最大的新能源汽車市場(chǎng)，中國(guó)未來有望在固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化方面實(shí)現(xiàn)趕超。