最近，各大車(chē)企、動(dòng)力電池和材料供應商，頻頻拋出有關(guān)固態(tài)電池新進(jìn)展的重磅“炸彈”。
半固態(tài)電池“中級目標”觸達
面對新能源汽車(chē)的續航與安全挑戰，固態(tài)電池成為各大車(chē)企爭相搶奪的新技術(shù)高地。
日前，長(cháng)安汽車(chē)攜手太藍新能源共同發(fā)布無(wú)隔膜固態(tài)鋰電池技術(shù)。據悉，無(wú)隔膜固態(tài)電池技術(shù)通過(guò)極片復合固態(tài)電解質(zhì)層實(shí)現隔膜功能替代，最薄小于1微米，而且具備柔性，可以卷繞。這種極片復合固態(tài)電解質(zhì)層能有效抑制高溫、過(guò)充、擠壓等因素誘發(fā)的熱失控，從根本上提升電池安全等級。
根據長(cháng)安汽車(chē)規劃的量產(chǎn)時(shí)間表：無(wú)隔膜半固態(tài)電池計劃于2026年進(jìn)行裝車(chē)驗證/測試，以滿(mǎn)足新能源電動(dòng)汽車(chē)的應用需求；無(wú)隔膜全固態(tài)電池計劃于2027年實(shí)現批量生產(chǎn)，在特殊領(lǐng)域開(kāi)展示范性應用。
廣汽集團動(dòng)作也很快，于4月12日廣汽科技日亮相了全固態(tài)電池，號稱(chēng)采用100%固態(tài)電解質(zhì)，該電池的能量密度已經(jīng)超過(guò)了350Wh/kg，150周循環(huán)后，電池容量能夠保持在90%以上。目前，廣汽已初步打通全固態(tài)電池全流程制造工藝，取得車(chē)規級高安全大容量全固態(tài)動(dòng)力電池量產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)突破，并具有超高能量密度、超高安全性及大容量全固態(tài)電芯三大核心優(yōu)勢，預計于2026年裝車(chē)搭載于昊鉑車(chē)型。
時(shí)間再往前，4月上汽集團智己L6正式亮相，車(chē)企稱(chēng)搭載行業(yè)首個(gè)量產(chǎn)上車(chē)的“超快充固態(tài)電池1.0”。根據智己官方發(fā)布的信息，該款電池滿(mǎn)電超130kWh，單體能量密度達368Wh，CLTC綜合續航里程已經(jīng)突破1000公里，可以實(shí)現充電10分鐘補充400km續航里程的補能效率。
蔚來(lái)汽車(chē)也亮相了半固態(tài)150度電池。這款由衛藍能源生產(chǎn)的半固態(tài)電池，擁有150kWh的儲能容量和337V的額定電壓。令人驚訝的是，與100度電的電池版本相比，它的重量?jì)H增加了20kg，但容量卻大幅提升了50%，如果將這款電池裝配在et5車(chē)型上，其實(shí)際續航里程有望超過(guò)800km。
上海藍諾新能源技術(shù)有限公司總經(jīng)理韓麗分析，從能量密度的角度而言，全固態(tài)電池的能量密度要達到500Wh/kg甚至700Wh/kg以上，而從目前即將量產(chǎn)裝車(chē)的固態(tài)電池來(lái)看，大多數能量密度多在300~360Wh/kg，從嚴格意義上而言屬于介于固態(tài)與液態(tài)之間的半固態(tài)電池，即邁向固態(tài)電池的“中級目標”。但能實(shí)現中級目標已經(jīng)非常值得關(guān)注，畢竟大幅減少了造成熱失控隱患的液態(tài)電解質(zhì)的用量，從安全性、質(zhì)量能量密度和體積能量密度等多個(gè)指標來(lái)看，上述電池產(chǎn)品的確在不斷取得提升。
專(zhuān)利密集公布 各產(chǎn)業(yè)巨頭搶灘
與車(chē)企的大肆攻城略地相比，供應商也開(kāi)始官宣重磅技術(shù)，眾多電池企業(yè)也在加速固態(tài)電池的研發(fā)，以期在未來(lái)市場(chǎng)競爭中贏(yíng)得先機。
11月5日，國家知識產(chǎn)權局公布了寧德時(shí)代三項固態(tài)電池專(zhuān)利，分別為“改性固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法、固態(tài)電池及用電裝置”“固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法、固態(tài)電池、用電裝置”和“固態(tài)電池單體及其制造方法”。
另有媒體報道稱(chēng)，寧德時(shí)代在今年增加了對全固態(tài)電池的研發(fā)投入，已將全固態(tài)電池研發(fā)團隊擴充至超1000人。同時(shí)，寧德時(shí)代目前主攻硫化物路線(xiàn)，在近期已進(jìn)入20Ah樣品試制階段。
而欣旺達表示，公司第一代半固態(tài)電池已經(jīng)完成開(kāi)發(fā)。第二代半固態(tài)電池的電芯樣品已經(jīng)開(kāi)始中試試驗。第三代聚合物復合全固態(tài)電池已完成實(shí)驗室驗證，預計2025年完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。第四代全固態(tài)電池還在開(kāi)發(fā)中，預計2027年完成實(shí)驗室樣品制作。
無(wú)獨有偶，11月5日，華為也公布了一項硫化物固態(tài)電池發(fā)明專(zhuān)利，名稱(chēng)為《摻雜硫化物材料及其制備方法、鋰離子電池》。專(zhuān)利摘要顯示，本實(shí)現方式公開(kāi)的摻雜硫化物材料可以作為硫化物固態(tài)電解質(zhì)應用在鋰離子電池中，解決了金屬鋰負極與硫化物電解質(zhì)界面的副反應問(wèn)題，使得鋰離子電池具有較長(cháng)的使用壽命。
華為入局固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的背后，代表著(zhù)與能源相關(guān)的各產(chǎn)業(yè)巨頭或許都已在布局下一代能源存儲技術(shù)，也預示著(zhù)固態(tài)電池行業(yè)的前景一片光明，業(yè)內對這一技術(shù)的落地速度期望值有所提升。
而在推進(jìn)創(chuàng )新成果從實(shí)驗室向產(chǎn)業(yè)化轉化過(guò)程中，近日，北京純鋰新能源科技公司投資建設的國內首條全固態(tài)鋰電池量產(chǎn)線(xiàn)正式投產(chǎn)，通過(guò)打造小試產(chǎn)線(xiàn)并逐步調試，純鋰新能源突破了固態(tài)電芯生產(chǎn)工藝，解決了固態(tài)電解質(zhì)規?；苽?、固態(tài)電解質(zhì)與電極界面接觸穩定性等行業(yè)技術(shù)難題，把成本降低下來(lái)，使產(chǎn)品能夠量產(chǎn)。
動(dòng)力電池行業(yè)資深人士楊光輝認為，固態(tài)電池充電速度快、能量密度高、安全性強、循環(huán)壽命更長(cháng)的特點(diǎn)，將使電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)在市場(chǎng)上，能真正憑借自身的性能特點(diǎn)來(lái)吸引用戶(hù)，其技術(shù)突破和商業(yè)化落地，將會(huì )徹底顛覆目前的電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)和消費者對電動(dòng)汽車(chē)的認知。
固態(tài)電池技術(shù)成熟度僅約4成
今年以來(lái)，我國在固態(tài)電池領(lǐng)域的研發(fā)不斷涌現出新成果，反映了固態(tài)電池技術(shù)在電池行業(yè)中的重要性和發(fā)展潛力。固態(tài)電池以其獨特的優(yōu)勢逐步成為市場(chǎng)的寵兒，與此同時(shí)，全力發(fā)展固態(tài)電池也已經(jīng)上升到國家戰略的層面。
日前，工信部就新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案（征求意見(jiàn)稿）公開(kāi)征求意見(jiàn)，其中明確提到，重點(diǎn)布局儲能用固態(tài)電池。
盡管前景樂(lè )觀(guān)，但當下固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，存在多種技術(shù)路線(xiàn)的并存與探索。寧德時(shí)代創(chuàng )始人曾毓群認為，“全固態(tài)電池的技術(shù)成熟度用從1-9進(jìn)行表示的話(huà)，9代表可以上車(chē)生產(chǎn)階段，那么目前固態(tài)電池行業(yè)最高水平在4左右?！?/span>
業(yè)內人士指出，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的最大難點(diǎn)在于技術(shù)和成本。技術(shù)上，固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝復雜，需要解決材料選擇、電解質(zhì)穩定性、界面電阻等多個(gè)問(wèn)題。楊光輝強調，固態(tài)電池的成敗在于電解質(zhì)，產(chǎn)業(yè)鏈的培養至關(guān)重要，這是一個(gè)長(cháng)期而緩慢的過(guò)程。成本上，由于生產(chǎn)工藝復雜、材料成本高以及生產(chǎn)規模相對較小，固態(tài)電池的成本也遠高于液態(tài)電解質(zhì)電池。
誠然，全固態(tài)電池還有很多技術(shù)難題待解。韓麗認為，固態(tài)電池的倍率性不如液態(tài)電池，基于目前的技術(shù)單體電芯的容量受限，一般在20Ah以?xún)?，這就意味著(zhù)電池包內要并聯(lián)眾多小安時(shí)電池，這不僅會(huì )提高系統成本，還對電芯生產(chǎn)的一致性和良品率帶來(lái)挑戰；與此同時(shí)還面臨著(zhù)如果從電量角度平替現在的液態(tài)電池，滿(mǎn)足了里程需求，但動(dòng)力性能不足，而滿(mǎn)足了動(dòng)力性能，又會(huì )因電量的增加造成續航里程的冗余，使成本增加的問(wèn)題；裝備產(chǎn)業(yè)鏈的重塑和工程化的額外需求，都考驗著(zhù)固態(tài)電池的最終商業(yè)化落地。
EVTank在《中國固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2024年）》預計，全固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間或將提前至2027年，到2030年全球固態(tài)（含半固態(tài)）電池的出貨量將達到614.1GWh，在整體鋰電池中的滲透率預計在10%左右。
固態(tài)電池真的是最終答案嗎？韓麗認為每個(gè)人心中各有答案，固態(tài)電池在動(dòng)力電池新技術(shù)儲備和提前布局方面有著(zhù)極積的意義，但能否完全替代現有的液態(tài)電池，最后誰(shuí)主沉浮還要待市場(chǎng)的選擇。
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