固态电池实验室技术已成熟 市场发展尚需努力
■ 中国工业报 郭 宇 1月9日,蔚来汽车在其举办的一场最新活动上宣布2022年四季度将一款固态电池装配到旗下的量产车上。这一举动,在业界引起了不小的关注。 续航能力和安全性是动力电池追求的两大主要方向,发展固态电池也正是可以解决这两大问题。国内电动汽车标称的续航里程为300~500千米,续航焦虑仍然普遍存在。如果出现上述续航里程超过1000千米的电池,车主的“里程焦虑”就有望得到缓解。 沈阳铅酸蓄电池研究所所长伊晓波告诉笔者,目前固态电池实验室技术已经成熟,而量产还需要一个过程。 固态电池突破续航问题 从技术层面上看,固态电池和传统锂电池最显著的区别在于电池内部的电解质的物理形态。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池,其并不需要锂电隔膜与电解液。固态电池的核心是固体电解质,目前有三大技术路径:聚合物、硫化物和氧化物全固态电池。 就目前而言,没有能实现商业化的原因是成本和部分技术尚未攻克。2019年末发布的《新能源汽车产业发展规划 (2021~2035)》首次将固态电池上升到了国家层面,提出了加强固态电池研发和产业化进程的要求。但直到现在固态电池也没能实现商业化,根本原因是固态电池的技术瓶颈尚未攻克,因此只能先用半固态电池。也就是在液态电解液中添加了固态电解质的成分,保留了以前的电解液和隔膜,同时添加固态电解质的成分。固态电池的商用路径需要从半固态逐渐过渡到全固态电池。 各国都在抢占技术高地 纵观国际市场,固体电池是动力电池制造领域竞争的又一高地。2020年12月8日,美国固态电池初创公司QuantumScape创始人兼CEO贾格迪普·辛格表示,锂离子电池为第一代电动汽车提供了动力,扮演了重要的铺路石角色,固态电池,将会为汽车产业打开新一代电池技术的大门,为交通行业的全面电动化铺平道路。这个得到大众汽车重视支持的固态电池企业,之所以选择在这一时刻高调发声,是因为去年11月底,QS以33亿美元估值在纽交所正式上市,成为 “固态电池全球第一股”。 日韩方面,丰田计划2022年实现搭载固态电池的电动车量产。目前全球范围内,日本企业的固态电池技术较为领先,许多日韩企业选择抱团研发。 相比其他国家,我国固态电池研发和应用的进展更快。我国的动力电池企业和车企积极参与固态电池的研发。其中,赣锋锂业、宁德时代、清陶能源、辉能科技、北京卫蓝、比亚迪等公司均在该领域有所布局。比如,宁德时代公司称,在聚合物固态锂金属电池和硫化物基固态电池方向分别开展相关研发工作并取得了初步进展;比亚迪公司也早在2017年8月申请了相关发明专利,并积极推进固态电池项目商用。 产品最终将实现更高效 蔚来这一次发布的 “固态电池”是一种采用了固液电解质技术的半固态电池。作为初级的半固态产品,在电解质中仍然需要电解液和隔膜。通过采用高镍正极、硅碳负极、预锂化等技术提升了能量密度。 企业透露,这款电池正在加紧推进量产,这也是国内最新的量产技术。由此可见,就算是目前的半固态电池,在大规模生产上也具备一定的难度。 相关专家预测在短时间内,固态还无法实现市场量产,未来固态电池和液态电池将会在市场上共存。固态电池将主攻高端豪华电动车领域,而在更亲民的消费电动车领域,依然会采用技术成熟,成本相对更低的液态锂电池。 根据SNEResearchd的测算,2030年全球固态电池需求有望接近500GWh,2025年固态电池全球市场空间有望达到60亿元,而2025年我国固态电池市场空间有望达30亿元,2030年有望达到200亿元。综合看下来,从长期的视角来看,固态电池具备广阔的前景,而且很可能成为未来的主流电池,但从当下的情况来看,技术水平和成本问题都制约了其大规模商用化,液态电池依然是目前的必选项。技术与产品不断迭代与更替无疑是制造领域的客观进程,在不断设想、实验、尝试中产品将逐步成熟,产品的创新是必然的结果。未来会有更多期待。
|