被稱為最難實(shí)現(xiàn)商用化的全固態(tài)電池，再次引起了廣泛關(guān)注。
日前，有媒體報(bào)道稱，豐田汽車將全固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間從原定的2027年推遲到2030年以后。這意味著在開(kāi)發(fā)和商用全固態(tài)電池技術(shù)后，量產(chǎn)還需要更多的時(shí)間。
在業(yè)內(nèi)看來(lái)，由于量產(chǎn)推遲，全固態(tài)電池技術(shù)很難對(duì)電動(dòng)汽車市場(chǎng)產(chǎn)生顯著影響，預(yù)計(jì)到2030年，豐田銷售的絕大多數(shù)電動(dòng)汽車還將使用目前主流的鋰離子液體電解質(zhì)電池。
多企業(yè)布局
雖然豐田推遲了量產(chǎn)時(shí)間，但其他車企還在穩(wěn)步推進(jìn)全固態(tài)電池方面的布局。在今年的廣州車展上，廣汽集團(tuán)總經(jīng)理馮興亞表示：“廣汽集團(tuán)固態(tài)電池已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，在電芯能量密度達(dá)到400wh/kg時(shí)，能夠滿足電池在極端環(huán)境下的安全性與可靠性要求，計(jì)劃在2026年實(shí)現(xiàn)裝車搭載。”
廣汽埃安也表示，將在2026年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)搭載，昊鉑品牌將雙線采用。隨后在11月20日，廣汽埃安實(shí)驗(yàn)室宣布完成固態(tài)電池的界面改性技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證。該技術(shù)將使固態(tài)電池的壽命衰減降低50%，150周循環(huán)后，電池容量能夠保持在90%以上。
東風(fēng)日產(chǎn)也在廣州車展上展示了全固態(tài)電池技術(shù)，在能量密度和續(xù)航里程方面，日產(chǎn)全固態(tài)電池幾乎可以達(dá)到現(xiàn)有電池的兩倍，在充電時(shí)間方面，可以縮短到傳統(tǒng)電池的三分之一。日產(chǎn)預(yù)計(jì)在2024年啟動(dòng)試點(diǎn)工廠，2028年之前量產(chǎn)上市。
此外，長(zhǎng)安汽車也公布了固態(tài)電池的規(guī)劃，計(jì)劃在2030年推出液態(tài)、半固態(tài)、固態(tài)等8款自研電芯。計(jì)劃2027年之前推動(dòng)重量能量密度達(dá)到350-500Wh/kg、體積能量密度750—1000Wh/L，并逐步量產(chǎn)應(yīng)用，2030年實(shí)現(xiàn)全面普及。
在海外方面，日前，美國(guó)全固態(tài)電池制造企業(yè)Solid Power在第三季度報(bào)告中表示，已經(jīng)生產(chǎn)出第一批固態(tài)電池單體，并交付給寶馬公司。隨著樣品的交付，汽車資格認(rèn)證也已經(jīng)開(kāi)始，這些電池將用于寶馬的示范項(xiàng)目。隨后，寶馬也表示，計(jì)劃在2025年之前推出使用Solid Power技術(shù)的第一輛原型車，并稱已經(jīng)獲得了研發(fā)許可。
而除了車企，目前寧德時(shí)代、中創(chuàng)新航、贛鋒鋰電、衛(wèi)藍(lán)新能源、國(guó)軒高科、孚能科技、蜂巢能源等電池企業(yè)也都在固態(tài)電池領(lǐng)域有所布局。
11月20日，中創(chuàng)新航在全球合作伙伴大會(huì)上表示，公司半固態(tài)電池在明年四季度將在某外資豪華品牌上搭載，可實(shí)現(xiàn)充電10分鐘續(xù)航500km，最大續(xù)航里程1000km。
韓國(guó)的三星SDI副總裁Michael Son近日在電話會(huì)議上指出：“全固態(tài)電池在材料和工藝方法上與傳統(tǒng)電池不同，這為電池制造商帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)。”他透露，公司計(jì)劃在2027年前開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)全固態(tài)電池，并已經(jīng)與多家汽車制造商就生產(chǎn)問(wèn)題進(jìn)行了討論。同時(shí)，SK集團(tuán)的SK On也在進(jìn)行突破性的全固態(tài)電池研究，該公司正開(kāi)發(fā)兩種類型的全固態(tài)電池，其高能量密度和更快的充電時(shí)間將極大地提高電動(dòng)汽車的續(xù)航能力。
從目前各企業(yè)給出的時(shí)間點(diǎn)來(lái)看，半固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間大概在2024年左右，全固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間在2026年左右。中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高認(rèn)為，電池技術(shù)的創(chuàng)新周期在30年左右，鋰離子電池的應(yīng)用是在2000年左右，因此預(yù)計(jì)2030年電池技術(shù)會(huì)有全方位的革新。“我們認(rèn)為是新材料的換代，也就是開(kāi)始研發(fā)以固態(tài)電解質(zhì)為核心的全固態(tài)電池，預(yù)計(jì)到2030年會(huì)趨于成熟。”
固態(tài)電池何時(shí)終結(jié)燃油車？
為什么企業(yè)要加大對(duì)固態(tài)電池的布局？從續(xù)航來(lái)看，目前固態(tài)電池的能量密度是鐵鋰電池的2倍，按此計(jì)算，三元電池的能量密度在250wh/kg左右，對(duì)應(yīng)續(xù)航500km—700km，磷酸鐵鋰電池的能量密度在200wh/kg左右，對(duì)應(yīng)續(xù)航在300km—500km。而固態(tài)電池能量密度增可能超過(guò)400wh/kg，這樣續(xù)航里程就會(huì)大幅增加。
此外，固態(tài)電池還擁有耐高溫、抗穿刺的超高安全性，以及寬溫域工作窗口等眾多優(yōu)點(diǎn)。因此，在業(yè)內(nèi)流傳這這樣一句話：“固態(tài)電池普及之日，就是燃油車退出歷史之時(shí)。”
不過(guò)，多年來(lái)，固態(tài)電池一直沒(méi)能走出實(shí)驗(yàn)階段，真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。一方面，固態(tài)電池的穩(wěn)定性差，容易發(fā)生嚴(yán)重的衰減，縮短電池壽命。
另一方面，固態(tài)電池成本極高。中郵證券測(cè)算，目前固態(tài)電池較液態(tài)電池成本高出30%以上。預(yù)計(jì)半固態(tài)電池規(guī)模化量產(chǎn)后，成本也比液態(tài)鋰電池高10%—20%。韓國(guó)知名咨詢機(jī)構(gòu)SNE research也表示，到2030年，液態(tài)鋰離子電池在動(dòng)力電池的市場(chǎng)仍將占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，即使全固態(tài)電池成功批量生產(chǎn)，由于成本問(wèn)題很難解決，市場(chǎng)滲透率也會(huì)非常低，達(dá)到4%左右。
因此，如何減少電池壽命，縮減、降低固態(tài)電池成本成為關(guān)鍵。日前，億緯鋰能公開(kāi)表示，公司的半固態(tài)電池為固液混合的半固態(tài)體系，基于50Ah的軟包電池，可實(shí)現(xiàn)500wh/kg的能量密度，循環(huán)壽命超過(guò)1000次；公司的固態(tài)電池為基于鹵化物電解質(zhì)制備的全固態(tài)薄膜軟包電池，可實(shí)現(xiàn)在彎折條件下正常充放電，也可在高鎳體系實(shí)現(xiàn)150℃穩(wěn)定放電能力。
寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱也表示：“沿用現(xiàn)有液態(tài)鋰電池的材料體系，負(fù)極用石墨和硅，未來(lái)也能夠解決電池安全問(wèn)題。那么把液態(tài)電解液換成固態(tài)電解液，如果能夠降成本，那就值得。”
可以看出，在2030年之前，將成為固態(tài)電池發(fā)力的關(guān)鍵期。中創(chuàng)新航副總裁王小強(qiáng)表示，現(xiàn)階段靠技術(shù)可以做到固態(tài)電池量產(chǎn)，但是價(jià)格會(huì)很高。因此，怎么能將成本和技術(shù)做到平衡，達(dá)到消費(fèi)者可以接受的性價(jià)比，才真正具備商業(yè)化可能性。
