固態電池研發好消息頻傳 鋰電產業技術革新加速

固態電池研發好消息頻傳 鋰電產業技術革新加速
2024年02月08日 07:44 證券時報

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  證券時報記者 韓忠楠

  2月5日,廣汽埃安昊鉑品牌宣布,公司在全固態電池研發上再獲新突破。

  昊鉑電池研發部負責人李進表示,此次技術突破關鍵點在于將全固態電池能量密度由300Wh/kg提升到350Wh/kg的水平。

  業內普遍認為,此次技術提升,標志著全固態電池的上車更進一步,鋰電池產業革新迎來新進展。

  不久前,中國全固態電池產學研協同創新平臺在北京揭牌。工信部裝備工業一司副司長郭守剛表示,以全固態電池為代表的新一代動力電池已成全球動力電池產業未來發展的重要方向,急需產學研各方、上下游企業通力合作,以創新聯合體、創新聯盟等形式研究突破。

  中信證券判斷,隨著半固態電池產業化與裝車引領,全固態電池未來可期。伴隨著產業鏈降本和產業化程度提升,固態電池產業各環節將充分受益。

  半固態電池先行

  傳統液態鋰電池主要由正極、負極、電解液和隔膜四大關鍵要素組成。而固態電池則是一種使用固態電極和固態電解質的電池。

  “傳統的液態鋰電池兩端為電池的正負極,中間為液態電解質。鋰離子從正極到負極再到正極的來回移動過程中,電池的充放電過程便完成了。固態電池的工作原理與之相通,充電時正極中的鋰離子從活性物質中脫嵌,通過固態電解質向負極遷移?!币晃粊碜詣恿﹄姵匮芯吭旱墓虘B電池研發人員向證券時報記者表示,雖然液態電池技術已相對成熟,但存在電池熱失控等安全隱患,隨著新能源汽車市場容量快速擴大,動力電池對于高能量密度與高安全性的迫切需求推動著固態電池的發展。

  與液態鋰電池相比,固態電池具備高安全性、高能量密度、體積小、耐低溫等優勢。

  固態電池可分為半固態、準固態、全固態三種類型,區別在于所包含的液體電解質質量。其中,半固態電池的液體電解質質量百分比小于10%,準固態電池液體電解質質量百分比小于5%,而全固態不含有任何液體電解質,其電解質材料為固態。

  目前在全球范圍內,全固態電池主要處于研發和試制階段。上述研發人員表示,從液態電池到固態電池,首先會面臨電解質材料的變更,進而帶來工藝上的轉變。

  據介紹,目前固態電池有三大主流技術路線,包括聚合物固態電池、氧化物固態電池和硫化物固態電池。

  材料技術、制備技術不夠成熟、生產成本過高,成為制約全固態電池產業化的主要因素。行業普遍認為,全固態電池距離大規模產業化至少還需5年時間。正因如此,半固態電池成為公認的更利于產業化的技術路線。

  據介紹,目前日韓和歐美等海外企業更傾向于硫化物技術路線,致力于全固態電池的開發,產業化進程相對緩慢;而國內企業多數選擇氧化物技術路線,研發的產品多為半固態電池。

  2023年年底,蔚來汽車創始人、董事長李斌通過直播實測150kWh超長續航電池包續航里程,讓半固態電池的量產上車走向現實場景。搭載該款電池的蔚來純電動轎車ET7最終行駛了1044公里,行駛總時間為12.4小時。

  李斌透露,蔚來150kWh電池是目前全球量產能量密度最大的電池包,能夠適配蔚來所有在售車型。

  據悉,衛藍新能源為該款電池的電芯供應商,專注于混合固液鋰電池及全固態電池業務。

  無獨有偶,2023年8月,同為初創電池企業的清陶能源與上汽集團聯合開發了第一代半固態電池裝車實驗,測試車輛最大續航里程達到1083公里。

  上汽集團方面透露,2024年起半固態電池將在公司不同車型上實現量產應用。其中,智己L6將率先應用半固態電池技術。

  國泰君安證券稱,固態電池的普及將先從半固態開始,循序漸進。后續待技術穩定,工藝確定后成本下降,半固態電池將慢慢起量,而后逐步迭代到純固態電池。

  龍頭車企爭先布局

  今年以來,固態電池賽道頻傳新動向。1月初,美股上市的量子景觀宣布,公司研發的固態電池已通過德國大眾公司的50萬公里耐久性測試。據大眾汽車集團證實,該電池經過數月測試,已完成1000次充電循環。

  隨后,豐田汽車宣布成功克服固態電池的瓶頸,其發布的固態電池在能量密度和充電速度上取得了顯著突破,充電10分鐘可續航1500公里。

  國內車企方面,蔚來、長安、比亞迪、吉利、上汽、廣汽、長城、嵐圖、賽力斯等,均在加速布局固態電池技術路線。

  其中,廣汽集團明確宣布,已在固態電池領域取得突破性進展,在電芯能量密度達到400Wh/kg時,能夠滿足電池在極端環境下的安全性與可靠性要求,計劃在2026年實現裝車搭載。

  2023年底,長安汽車贛鋒鋰業共同簽署了《合作備忘錄》,計劃加快推進(半)固態電池研發合資項目及制造產業化項目,基于下一代汽車動力電池(半)固態電池研發進行合作。

  據悉,目前長安汽車正在研發的固態電池重量能量密度可達到350Wh/kg—500Wh/kg、體積能量密度750Wh/升—1000Wh/升,該電池有望在2030年全面普及。

  實際上,龍頭車企對固態電池的布局,離不開動力電池企業的支撐。目前,寧德時代、中創新航、國軒高科、蜂巢能源、億緯鋰能、贛鋒鋰業等均在加速推動固態電池的技術革新和商業化落地。

  中創新航戰略品牌負責人鄭翔向證券時報記者表示,近年來圍繞著半固態和固態電池做了很多研發工作,下一階段就是推動降本,讓成本更加優化。

  在他看來,全固態電池的商業化還需要一定時間。待技術成熟后,固態電池不僅可以應用在乘用車領域,還可以應用在航天航空等。做好成本與技術的平衡,才能讓固態電池的商業化具備可能性。

  有望重塑電池產業鏈

  當前,以全固態電池為代表的新一代動力電池成為全球動力電池產業未來發展的重要方向。為鼓勵技術創新,近年來,我國出臺了一系列政策支持相關企業圍繞全固態電池技術攻關。

  2020年國務院發布的《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》指出,要加快固態動力電池技術研發及產業化。這是我國首次將固態電池研發上升到國家層面。

  今年1月19日,工信部副部長辛國斌特別提及,下一步,工信部要支持企業開展聯合創新,加大車用芯片、全固態電池、高級別自動駕駛等技術攻關,進一步提升產品市場競爭力。

  隨后,中國全固態電池產學研協同創新平臺正式揭牌。中國工程院院士、中國科學院物理研究所研究員陳立泉在揭牌活動現場表示,提升全固態電池能量密度、倍率性能和循環壽命,不僅要關注全固態鋰電池的基礎科學問題,如新型電解質材料、界面改性和電池失效的機制,也要重視全固態電池的關鍵技術問題,如電解質的批量生產制備技術、大面積固態電解質薄膜連續制備技術、全固態電池一體化制備技術等。

  受上述消息影響,今年以來,A股固態電池板塊呈小幅拉升趨勢,當升科技、容百科技翔豐華、杉杉股份等產業鏈相關公司,均圍繞著固態電池的發展趨勢進行了技術革新。

  以當升科技為例,該公司自主研發了固態鋰電正極材料、新型富鋰錳基等多款正極材料。2021年、2022年,當升科技分別獲得衛藍新能源和清陶能源的大單采購,采購的核心就是固態鋰電材料。

  實際上,不止正負極材料企業,連原本受固態電池趨勢沖擊的電解質企業,也在加速進行技術革新。

  電解液龍頭新宙邦透露,目前公司固態電池相關專利申請已超30件,參股公司已建固態電池試生產平臺及測試線。

  中信證券判斷,隨著半固態電池產業化,全固態電池未來可期。材料體系方面,預計正極材料將從高鎳三元過渡至富鋰錳基,負極將從硅碳負極過渡至金屬鋰。隨著產業鏈降本和產業化程度提升,固態電池產業各環節將充分受益。

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責任編輯:楊賜

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