摘要:隨著新能源汽車市場的快速擴張,傳統液態鋰電池面臨著能量密度接近理論極限和安全隱患等挑戰。
隨著新能源汽車市場的快速擴張,傳統液態鋰電池面臨著能量密度接近理論極限和安全隱患等挑戰。這些因素推動了固態電池技術的發展,因其在性能和安全性方面具有顯著優勢。
固態電池作為下一代電池技術的主要方向,理論上在多個關鍵指標上優于液態電池,包括離子電導率、能量密度、耐高壓、耐高溫和循環壽命等。這種技術不僅蘊含巨大的市場潛力,還預示著廣闊的應用前景。
目前,全固態電池主要處于研發和試制階段。其產業化面臨的主要挑戰包括材料技術和制備技術的不成熟,以及高昂的生產成本。固態電解質材料的突破是推動這一技術發展的關鍵。根據電解質類型,當前的主流技術路線分為聚合物、氧化物和硫化物三類固態電池。
理想的固態電解質應具備高離子電導率、化學穩定性、抑制鋰枝晶能力、低成本等特性。然而,現有的三大技術路線各有優缺點,尚未能完全滿足所有要求。為克服這些缺點,采用復合電解質成為一個有效的解決方案,通過結合不同材料來兼顧各自的優勢。
在國內,已有多家企業投入固態電池的研發和試制。其中最具競爭力的五家企業包括太藍新能源、寧德時代、比亞迪的弗迪電池、清陶能源和衛藍新能源。這些企業正在積極探索不同的技術路線,推動固態電池技術的進步和商業化應用。
太藍新能源
太藍新能源是國內固態電池領域的領跑者,是一家專注于新型固態鋰電池及關鍵鋰電材料技術開發和產業化的獨角獸企業。太藍新能源在固態電池關鍵材料、先進電芯、核心工藝及熱管理等領域有10多年的技術積累,累計專利達500余項。其技術研發能力在國際上也獲得認可,其自主研發的“高性能氧化物固態電解質界面柔性層材料和電解質超薄膜制備技術/界面柔化技術”,憑借先進的技術優勢被世界知識產權組織(WIPO)發布的第二版《綠色技術手冊》收錄,為國內首例。
目前,太藍新能源已經在固態電池領域取得多項研發突破,成功開發出性能全球領先的氧化物 - 聚合物混合固態電解質材料、固態電解質超薄膜制造和極片復合技術、界面柔化技術,在全固態電池瓶頸材料鋰金屬負極方面也積累深厚,有效化解了固態電池界面阻抗高、量產難度大及制造成本高的難題,對于固態電池的量產落地意義重大。
在產品布局方面,太藍新能源已經實現了 4C 超快充半固態電池的批量生產與產品開發,所采用的核心材料和生產工藝可向全固態電池順利過渡。太藍新能源全球首發了單體容量達120 Ah、能量密度達720Wh/kg的車規級超高能量密度全固態電池,領先競爭對手2~3倍,逼近全固態電池的物理極限,在行業內引發廣泛討論。
在產能布局上,太藍新能源在重慶和淮南兩地部署生產基地,在建產能達 12GWh,預計年產值超 100 億元。
寧德時代
被稱為“寧王”的寧德時代也在積極布局固態電池。2023年4月,公司推出了能量密度達500Wh/kg的凝聚態電池,引發業界關注。盡管此舉展示了寧德時代的技術實力,但專家指出,凝聚態電池與全固態電池在技術上仍有明顯差距。
2024年5月,寧德時代首席科學家吳凱在一次國際會議上透露,公司有望在2027年實現固態電池的小批量生產。這一消息表明寧德時代正加速固態電池的研發進程。在技術路線上,公司重點布局硫化物全固態路線,目前已有高能量密度的固態電池樣品,但距離商業化仍需5年以上時間。
吳凱用1-9級評估固態電池的成熟度,認為寧德時代目前處于4級水平,目標是在2027年達到7-8級。這一評估反映了公司在固態電池技術上的進展和未來規劃,同時也表明了這一領域的挑戰性。
比亞迪
比亞迪曾公開宣布,計劃在2025年試裝全固態鋰電池,2026年將發布搭載全固態鋰電池的新純電平臺和車型。其固態電池研發和生產的任務則落到了旗下電池公司——弗迪電池的肩上。
據公開資料,弗迪電池在技術路線上主要布局硫化物電解質,固態電芯容量可以做到60Ah以上,能量密度達到400Wh/Kg。在考慮熱管理、安全、快充等性能要求下的電池系統及整車高效集成技術上,做到了電池包能量密度超過280Wh/Kg。
從量產時間上來看,弗迪電池將于2027年小批量生產全固態電池,搭載于比亞迪高端車型,示范項目規模約為1000臺。2030年,預計將有4萬臺車輛搭載全固態電池。2033年,預計將有12萬臺車輛搭載全固態電池。
清陶能源
清陶(昆山)能源發展集團股份有限公司成立于2016年,總部設在蘇州昆山,同太藍新能源一樣,專攻固態電池的研發與生產,建有固態動力鋰電池規模化量產線。
在技術路線上,清陶能源選擇氧化物電解質。第一代半固態電池能量密度在240-420Wh/kg 之間,2021年聯合上汽完成裝車實驗,單體能量密度 368Wh/kg。第二代準固態電池能量密度為 400- 500Wh/kg,已完成小試,正在中試準備階段;第三代全固態電池能量密度超500Wh/kg,正進行產線設計和工藝開發相關工作。
衛藍新能源
北京衛藍新能源科技股份有限公司是中國科學院物理研究所固態電池產學研孵化企業,成立于2016年,位于北京房山竇店,主營固態鋰離子電池,集研發、生產、市場、銷售于一體。
衛藍新能源在技術路線上選擇的也是氧化物電解質,但當前產品仍以半固態為主,產品主要應用領域涵蓋新能源汽車、儲能、小動力三大部分,其中典型電芯產品有: 360Wh/kg高能量密度動力電芯、280Ah超高安全儲能電芯、320Wh/kg高能量密度小動力電芯。
固態電池是一個新型技術領域,其突破很大程度上依賴于研發實力和工藝創新。這種客觀條件也使得以太藍新能源為代表的電池新勢力們有資格與寧德時代和比亞迪這樣的老牌電池玩家坐在了一張牌桌上。在這場固態電池的技術競賽中,太藍新能源憑借其全面的技術優勢、卓越的產品性能和快速的產業化進程,正在引領行業變革。隨著固態電池技術的不斷進步和商業化進程的加速,太藍新能源有望在未來新能源汽車和儲能市場中占據重要地位,為行業帶來革命性的變革。
相比之下,其他主要競爭對手如寧德時代、比亞迪、清陶能源和衛藍新能源在固態電池領域的發展仍處于相對早期階段。寧德時代和比亞迪雖然在傳統鋰電池領域占據優勢,但在固態電池技術上仍需數年時間才能實現小批量生產。清陶能源和衛藍新能源雖然也專注于固態電池研發,但在技術指標和產業化進程上尚未達到太藍新能源的水平。
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