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5月31日,中國電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟召開新體系電池技術(shù)主題峰會,新能源電池領(lǐng)域?qū)W者和企業(yè)高層聚焦固態(tài)電池發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用探索和未來趨勢等展開了討論。有專家表示,目前我國固態(tài)電池技術(shù)處于產(chǎn)品導(dǎo)入前的萌芽階段,預(yù)計(jì)全固態(tài)電池在2027年可實(shí)現(xiàn)小規(guī)模示范裝車,2030年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)裝車。
“固態(tài)電池安全性會逐步提高,目前認(rèn)知還不全面,能否達(dá)到本質(zhì)安全還需要從正極、負(fù)極等多個(gè)路徑進(jìn)行充分驗(yàn)證?!敝锌圃何锢硌芯克芯繂T李泓坦言,全固態(tài)電池成本過高、制作條件嚴(yán)苛、商品化屬性不足,也制約著當(dāng)下固態(tài)電池快速發(fā)展。
技術(shù)難題亟待解決
“固態(tài)電池將助力交通電動化、能源清潔化,加速第三次能源革命?!痹谛麦w系電池技術(shù)主題峰會上,衛(wèi)藍(lán)新能源研發(fā)總監(jiān)徐航宇表示。
固態(tài)電池,是指只含有固態(tài)電解質(zhì),不含有液態(tài)電解質(zhì)的動力鋰電池。業(yè)界根據(jù)液態(tài)電解質(zhì)在電池材料中的質(zhì)量百分比含量,將鋰電池分為液態(tài)電池(25%)、半固態(tài)電池(5%-10%)、準(zhǔn)固態(tài)電池(0%-5%)和全固態(tài)電池(0%)。
相比液態(tài)電池,固態(tài)電池具備更高能量密度,優(yōu)化電池堆疊結(jié)構(gòu)的Bipolar設(shè)計(jì),不易燃、無泄露的更高安全性,以及大倍率快速充電的優(yōu)點(diǎn)。隨著新能源產(chǎn)業(yè)體量日益增長,固態(tài)電池的研發(fā)與應(yīng)用成為了行業(yè)焦點(diǎn)。不過,新能源產(chǎn)業(yè)離實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池落地應(yīng)用,還有一段距離。在新體系電池技術(shù)峰會上,多名專家表示,目前固態(tài)電池在技術(shù)上還有眾多難點(diǎn)待突破。
國軒高科首席科學(xué)家朱星寶全面概括了固態(tài)電池研發(fā)的優(yōu)勢和劣勢,他表示:“盡管固態(tài)電池具備高能量密度、高安全性和快速充放電的優(yōu)點(diǎn),受到固態(tài)電解質(zhì)、電極材料的固有性質(zhì)限制,固態(tài)電池目前性能有限,固固界面點(diǎn)接觸,界面阻抗嚴(yán)重,產(chǎn)線兼容低,生產(chǎn)成本高?!?/p>
界面穩(wěn)定性是保證電池安全性的重要因素。
上海大學(xué)教授盧世剛則表示,全固態(tài)電池設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要是力學(xué)問題:“活性材料、固態(tài)電解質(zhì)具有不同的力學(xué)性質(zhì),而活性材料在充放電過程中的力學(xué)性質(zhì)隨組成、結(jié)構(gòu)變化而改變,且活性材料在充放電過程中還發(fā)生體積變化,產(chǎn)生的應(yīng)力誘發(fā)材料-界面-電極的變形、疲勞、斷裂等機(jī)械失效行為。固固界面致密化極其穩(wěn)定性問題的本質(zhì)是固態(tài)電池的力學(xué)和力學(xué)-電化學(xué)耦合問題?!?/p>
市場前景廣闊
盡管技術(shù)突破難度高,峰會上多名學(xué)者和專家對固態(tài)電池的發(fā)展趨勢表示非??春?。面對新能源汽車產(chǎn)業(yè),朱星寶表示,未來動力電池的發(fā)展應(yīng)該分為高比能量和高性價(jià)比兩條路線。許曉雄也表示:“高安全、高性能、低成本是鋰二次電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢,高性能要求主要包括高能量密度、高功率、長壽命?!?/p>
在低空經(jīng)濟(jì)方面,合源鋰創(chuàng)董事長劉敏表示:“飛行汽車不同驅(qū)動系統(tǒng)對應(yīng)不同動力需求,純電動系統(tǒng)對能量型電池具有更高的需求,混動系統(tǒng)對功率型電池具有更高的要求,具體體現(xiàn)在高倍率、高能量密度,其中倍率是主要需求?!?/p>
2027年被視為固態(tài)電池開始滿足規(guī)模化需求的關(guān)鍵一年。
在新能源汽車領(lǐng)域,深藍(lán)科技高級項(xiàng)目總監(jiān)周安健表示:“目前我國固態(tài)電池技術(shù)處于產(chǎn)品導(dǎo)入前的技術(shù)萌芽階段,在國家項(xiàng)目支持下全固態(tài)研發(fā)會提速,預(yù)計(jì)3-5年內(nèi)或追趕上日韓水平,預(yù)計(jì)全固態(tài)在2027年可小規(guī)模示范裝車,2030實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)裝車?!蹦戏娇萍即髮W(xué)教授許曉雄則表示:“在低空飛行領(lǐng)域,無人機(jī)、JY飛行器、飛行汽車、電動飛機(jī)等,預(yù)計(jì)2027年開始有規(guī)?;枨??!?/p>
另外,根據(jù)媒體報(bào)道,我國或?qū)⑼度爰s60億元用于全固態(tài)電池研發(fā),包括寧德時(shí)代、比亞迪、一汽、上汽、衛(wèi)藍(lán)新能源和吉利共六家企業(yè)或獲得政府基礎(chǔ)研發(fā)支持。中國證券報(bào)記者向吉利求證,吉利回應(yīng)確認(rèn)參與上述項(xiàng)目。
中信證券研報(bào)表示,若國家為車企和電池企業(yè)提供資金鼓勵(lì)全固態(tài)電池的研發(fā),固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)應(yīng)用的進(jìn)程或有望加速,將優(yōu)先拉動上游設(shè)備商的訂單需求。目前國內(nèi)頭部鋰電設(shè)備商與下游客戶合作積極進(jìn)行固態(tài)電池設(shè)備的研發(fā),推動固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,有望在固態(tài)電池時(shí)代仍保持領(lǐng)先優(yōu)勢。看好在政策支持下固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈快速發(fā)展。