中國儲能網訊：4月12日，廣汽昊鉑“全固態(tài)”電池亮相廣汽科技日。這是繼4月8日智己L6發(fā)布之后，固態(tài)電池又一次被推到了“風口浪尖”。目前包括北汽、福田、吉利、東風、賽力斯、蔚來、上汽、長安、廣汽等在內的中國車企，以及寶馬、大眾、豐田、日產、福特等國際車企都已發(fā)布固態(tài)電池（含半固態(tài)、凝聚態(tài)、全固態(tài)等電池類型）商業(yè)化進展或計劃。固態(tài)電池真的進入商業(yè)化的爆發(fā)前夜了嗎？產業(yè)的商業(yè)化之路還有多遠？
產業(yè)仍處早期階段
固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池技術。與傳統(tǒng)鋰離子電池和鋰離子聚合物電池使用的液態(tài)電解質不同，固態(tài)電池采用固態(tài)電解質來傳導離子，不具備可燃性，同時能搭配更高能正負極活性材料，可以大幅提升能量密度，從而延長續(xù)航里程。
動力電池的能量密度是衡量電池容量的一個重要指標。一款電池的能量密度越大，意味著在相同體積或重量下，電池可以存儲更多的能量。2022年6月23日，寧德時代發(fā)布的麒麟電池，其能量密度達255Wh/kg，達到了液態(tài)電池的上限（公認的液態(tài)鋰離子電池的最高密度理論值為300Wh/kg）。2023年8月29日，上汽集團與其投資入股的清陶能源宣布，二者聯(lián)合開發(fā)的第一代固態(tài)電池已完成裝車試驗，單體能量密度達368Wh/kg，測試車輛最大續(xù)航里程達到1083公里，充電10分鐘續(xù)航增加400公里。今年4月8日，該款電池在智己汽車發(fā)布的新款電動汽車上實現(xiàn)量產。
事實上，新款智己L6搭載的這款準900V超快充“光年”固態(tài)電池，按照分類應屬于半固態(tài)電池。固態(tài)電池根據是否含電解液可以分為半固態(tài)電池和全固態(tài)電池，其中半固態(tài)電池電解液含量在10%以下，而全固態(tài)電池不含電解液。隨著固態(tài)電池中液態(tài)電解液添加量逐步減少，固態(tài)電解質含量增加，電池的能量密度和安全性能夠得到更大的提升。
雖然固態(tài)電池具備高安全性、高能量密度、長壽命等諸多優(yōu)勢，其發(fā)展與產業(yè)化應用仍然受到多方面因素的限制。據中信證券梳理，固態(tài)電池目前面臨的核心問題包括：一是成本居高，經濟性差；二是高電導率和良好加工性能難以兼顧；三是固態(tài)電解質與電極材料之間界面接觸差。
近年來，各大車企、動力電池廠商均在積極突破技術瓶頸，布局固態(tài)電池，如寧德時代、億緯鋰能、長安汽車等，均取得了不小的進展。
4月3日，蔚來發(fā)布了150kWh的固態(tài)電池包，采用固液混動電解質，屬于半固態(tài)電池。該電池包的能量密度達到360Wh，官方數據顯示CLTC（美國環(huán)保署制定的測試方法）續(xù)航里程可達到1055公里。
4月4日，太藍新能源對外宣布在固態(tài)電池技術領域取得重大突破，成功研發(fā)出世界首塊車規(guī)級單體容量120Ah、實測能量密度高達720Wh/kg的超高能量密度體型化固態(tài)鋰金屬電池。
目前，固態(tài)電池技術處于產業(yè)化的早期階段。中商產業(yè)研究院分析，2024年，半固態(tài)電池有望批量應用于新能源車市場，產業(yè)化持續(xù)加速。
中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高今年年初曾公開表示，全固態(tài)電池是公認的下一代電池的首選方案之一，也是下一代電池技術競爭的關鍵制高點，中國既要發(fā)展?jié)u進性的半固態(tài)技術路線，也要防范激進型全固態(tài)技術路線帶來的顛覆性風險。
企業(yè)競相加速布局
與液態(tài)鋰離子電池產業(yè)鏈類似，固態(tài)電池產業(yè)鏈主要包括：上游基礎材料及設備（原材料礦產、電芯材料以及生產設備）；中游電池包加工制備（電池封裝集成、電源管理系統(tǒng)方案設計）；下游應用領域（新能源汽車、消費電子、儲能、電動工具等）。
固態(tài)電池與液態(tài)鋰離子電池主要區(qū)別在于固態(tài)電解質代替隔膜與電解液。此外，由于固態(tài)電池的電壓耐受能力更高，因此正負極及可選材料體系也較為豐富。
正極材料方面，固態(tài)電池可以沿用傳統(tǒng)液態(tài)電池的正極材料體系，但由于固態(tài)電池具有更寬的電化學窗口，因此可以兼容更高電壓的正極材料。近年來，得益于終端市場的強勢增長及海外出口增加帶動，中國正極材料市場整體呈快速增長態(tài)勢。資料顯示，2023年，中國正極材料出貨量248萬噸，同比增長31%。
從企業(yè)出貨量來看，2022年，湖南裕能市場份額近15%，排名第一；德方納米排名第二；天津巴莫出貨量份額占比約5%，排名第三。湖南裕能主要產品包括：磷酸鐵鋰、三元材料等鋰離子電池正極材料，目前以磷酸鐵鋰為主。德方納米的核心產品是磷酸鹽系正極材料。天津巴莫以三元材料和鈷酸鋰為主，已具備年產106000噸正極材料的生產能力。
負極材料方面，固態(tài)電池對高能量密度的要求，將促使負極材料從石墨負極向硅基負極發(fā)展，長遠將向金屬鋰負極迭代。受益于國內外新能源汽車等終端市場增長拉動，我國鋰電池相關行業(yè)發(fā)展快速，負極材料市場需求增大。
目前，已有多家企業(yè)布局固態(tài)電解質。例如，上海洗霸與中國科學院上海硅酸鹽研究所簽署固態(tài)電解質材料技術相關知識產權轉讓協(xié)議。東方鋯業(yè)的固態(tài)電池電解質包括：聚合物聚環(huán)氧乙烷、鋰的硫化物、氧化物鋰磷氧氮、鋰鑭鋯氧等。三祥新材專注于鋯系制品、鑄改新材料等工業(yè)新材料的研發(fā)、生產和銷售。
在新能源車應用領域，多家車企已開始規(guī)劃固態(tài)電池裝車：廣汽計劃2026年實現(xiàn)量產；大眾計劃2025年實現(xiàn)量產；豐田計劃2025年推出搭載全固態(tài)電池車型，2030年實現(xiàn)量產。
在儲能應用領域，得益于我國電化學儲能市場的快速發(fā)展，應用規(guī)模將持續(xù)擴大。據統(tǒng)計，2023年，我國新增并網運行的電化學儲能電站數量達到486座，新增裝機總量實現(xiàn)了歷史性的突破，總功率達到18.11GW。未來，隨著分布式光伏、分散式風電等分布式能源的大規(guī)模推廣，電化學儲能累計裝機量將繼續(xù)增長。
從前沿技術落地進程來看，寧德時代認為，通常要經歷三個階段：
一是必須確保技術理論上的可行性和實際的技術突破。
二是在產品制造階段，要保證產品的安全性、可靠性、一致性和質量。
三是產品必須具備市場競爭力，即價格合理，能夠被市場接受。
就固態(tài)電池技術而言，目前主要有三條技術路線，即氧化物、硫化物及聚合物路線。寧德時代董事長曾毓群近期表示：“目前還有很多基本的科學問題待解決，如大多數固態(tài)電解質中的離子擴散速率與液態(tài)電解質存在數量級差異、固固界面難以始終保持良好接觸等，在突破這些科技問題后，還會遇到產業(yè)化的問題。我們非常重視固態(tài)電池，已經進行了多年的布局，最近加大了很多投入?！?
