《中国制造2025》提出的电池技术目标是2020、2025年分别达300Wh/kg、400Wh/kg;而据中科院研究院吴娇杨等统计,1991-2015年锂离子电池的能量密度已提升3倍,GAGR约3%,按线性推算2020、2025年能量密度仅能达到300Wh/kg、320Wh/kg。
固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。
锂离子电池自出现至今已有近40年的历史,自1976年锂电池之父”斯坦利·惠廷汉姆提出最早的锂二次电池雏形:正极材料使用硫化钛,负极使用金属锂并且使用含锂盐的电解液后,锂离子电池便正式出现了。
但由于电池的安全性、稳定性、电容量等各项指标均不理想,导致其始终无法商用。
而在1980年古迪纳夫开发了钴酸锂、磷酸铁锂以及锰酸锂三大正极材料后,便奠定了现在主流正极材料体系。1991年吉野彰摆脱负极锂金属限制,创新性使用石墨作为负极,才真正突破理论性研究,进而开发了第一个商用锂离子电池。
但是,伴随着科技的快速发展与消费者对锂离子电池容量、安全性的要求不断提高,我们急需一种新型的锂离子电池,此时,与电池容量与安全性息息相关的电解质部分,便被科学家们盯上了。
如果按电解质的形态对锂离子电池进行分类的话,可以按照其中液体含量的多少分为液态电池与固态电池,而固态电池又能分为半固态电池、准固态电池与全固态电池三种类型。
液态电池中的电解质都是由液体组成,而半固态液体电解质质量百分比<10%,准固态液体电解质质量百分比<5%,全固态则不含有任何液体电解质。
首先,液态电池即将到达能量密度瓶颈,而固态电池能量密度上限更高。
《中国制造2025》提出的电池技术目标是2020、2025年分别达300Wh/kg、400Wh/kg;而据中科院研究院吴娇杨等统计,1991-2015年锂离子电池的能量密度已提升3倍,GAGR约3%,按线性推算2020、2025年能量密度仅能达到300Wh/kg、320Wh/kg。
固液混合电池电解质路线已形成初步共识,将逐步向全固态演进,但是全固态路线当前仍处于研发阶段,短期内将仍以固液混合电池为主要路线,预计2030年全球固态电池市场空间将超3000亿元。
而固态电解质便很好地解决了这些问题。相较于液态电解质,固态电解质的电化学性能更稳定,能兼容活性极强的锂金属负极;同时固态电解质可抑制锂枝晶析出,满足锂金属负极应用的必要条件。
同时,部分固态电解质电压窗口更大,可适配高电压的正极材料;若采用锂金属负极,则理论上正极可用不含锂材料,能量密度、降本空间都有望得到巨大提升,体积能量密度更有望超过100Wh/L。
根据中研普华研究院《2023-2028年中国固态电池行业发展分析及投资战略研究报告》显示:
过去三年中,新能源车市需求的膨胀式发展,让动力电池行业的“话语权”掌握在了最上游的锂矿企业手中,而锂矿价格也像坐上了过山车一般,从20年的不足4万元/吨,一路飙涨至最高超57万元/吨,成为了新能源时代的“白色石油”。
而新年伊始,一路狂奔向前的锂矿市场却接连遭遇失速。
以澳大利亚为代表的锂矿石开采产能已经提速,加之涨价使得电池材料回收产业迎来机遇,回收资源很大程度上替代了原始的资源需求。同时,下游需求在第一轮新能源车热潮过后,出现了一定程度的萎靡。
在需求与供给的双重打击之下,锂矿也迎来了“雪崩”,其价格在短短三个月中便下跌到了15万元/吨。
锂矿价格下跌的同时,锂离子动力电池的经济性也重新凸显了出来,在过去两年中不被看好的锂离子固态电池,在市场与技术的双重利好之下,重新被人们所认知。
中研普华研究院《2021—2026年中国固态电池行业发展分析及投资战略研究报告》显示:“在1000km续航里程的竞赛中,蔚来、广汽埃安、高合等车企也在积极与固态电池生产商合作,共同推进半固态电池的上车进程。业内普遍认为,作为过渡技术的半固态电池商用化即将来临。半固态电池依赖于液态电解质来进行锂离子交换,但半固态电解质中的电解液含量已经大幅减少。”
在近期的广州车展上,包括东风汽车、长安深蓝等多家车企都宣布了加速布局固态电池。其中东风汽车表示正在研发第二代固态电池,预计2023年上半年量产搭载,整车续航可达1000km以上。
车企对固态电池和半固态电池装车跃跃欲试,刺激上游动力电池厂商研发不断提速。
国轩高科透露,公司的高安全半固态电池单体能量密度达360Wh/kg,配套车型的电池包电量达160kWh,续航里程超过1000km。
此外,还有多家上市公司近日在投资者互动平台披露半固态电池最新进展。传艺科技表示,公司的半固态、固态电池尚处于研发阶段。恩捷股份表示,公司已与北京卫蓝新能源、溧阳天目先导成立合资公司江苏三合,共同合作研发并生产固态电解质涂层隔膜,布局半固态电池领域,目前项目正在顺利推进中。
资本市场更是对固态电池表示看好,赣锋锂业、天齐锂业等多家上市公司股价应声上涨。
在融资方面,资本竞相入局,抢滩固态电池领域。2022年以来,多家固态电池企业在一级市场获得投资,包括恩力动力、卫蓝新能源、太蓝新能源、高能时代等。投资方除了创投机构、政府投资机构,也不乏车企、电池企业等产业投资者。定位于全固态电池技术的高能时代于今年3月宣布完成超5000万人民币天使轮融资,投资方包括电池企业。
作为动力电池的终极目标,半固态与固态电池企业持续获得资本赋能与资源倾斜,叠加车企、电池企业入局,固态电池产业化进程稳步推进。
据了解,在头部动力电池企业中,宁德时代、中创新航、孚能科技等都已公开表明在固态电池技术方面有所布局。
北京特亿阳光新能源科技有限公司总裁祁海珅表示,目前固态电池处于产业化前期,不同技术路线有不同的企业在跟进,核心问题是材料性能的改善。
江西新能源科技职业学院新能源汽车技术研究院院长张翔认为,目前多家企业半固态电池刚走出实验室阶段,有的企业步入中试阶段,量产还需经历缓慢的爬坡过程。另外,企业的产品良率以及供应链建设将面临考验。
在国内,半固态电池的积极参与者还有蔚来汽车、孚能科技等。
蔚来联合创始人秦力洪近日表示,搭载150kWh半固态电池的车型将于今年上半年推出,车型很可能是蔚来ET7,电池来自卫蓝新能源。
孚能科技近日表示,目前公司已有半固态电池产品实现了量产装车。此前消息显示,孚能科技的半固态电池中试样品能量密度达到330Wh/kg,并且已布局400Wh/kg产品。
《2023-2028年中国固态电池行业发展分析及投资战略研究报告》由中研普华研究院撰写,本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析,重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力,以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态,对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。
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2023-2028年中国固态电池行业发展分析及投资战略研究报告
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