固态电池有望迎爆发式增长 (固态电池新突破)

首先分享两则固态电池的新闻:

  • 美国领先全固态电池开发商QuantumScape已开始向首批客户批量发送Alpha-2系列全固态原型电池,这对于电动汽车行业来说具有里程碑意义,标志着该公司在固态电池商业化道路上迈出了实质性的一步。
  • 国内新能源汽车产业在固态电池技术上取得了重要突破。高端电动车品牌智己汽车宣布,其搭载国内首款半固态电池的全新车型L6计划在今年5月份正式投放市场。

固态电池是一种基于固态电解质的电池,相较于传统的液态电池,具有更高的安全性、更长的使用寿命、更快的充电速度以及更高的能量密度。其应用前景如下:

  • 在汽车电池领域,固态电池有望大幅提升汽车电池的安全性能,减少意外事故的发生。
  • 在消费电子产品上,该电池可以在短时间内完成充电,为人们提供更方便的充电体验。
  • 在电网储能、智能物流等领域,固态电池使得能源的储存和利用更加高效、便捷。

目前主流使用的还是液态电池,主要是磷酸铁锂和三元锂电池。那么固态电池和液态电池比较有哪些优缺点呢:

  • 固态电池的优点 :更高的能量密度,可提供更长的续航里程。较好的安全性,降低了电池起火、爆炸的风险。更长的使用寿命,可减少电池更换频率。更快的充电速度,缩短充电时间。
  • 固态电池的缺点 :生产成本较高,大规模应用受限。技术难度大,研发和产业化进程相对缓慢。
  • 液态电池的优点 :技术相对成熟,生产成本较低。目前已广泛应用于各类电子设备和电动汽车中。
  • 液态电池的缺点 :能量密度有限,续航里程相对较短。安全性相对较低,存在一定的火灾风险。使用寿命相对较短,需要更频繁地更换电池。

所以影响固态电池大规模应用主要还是成本问题,磷酸铁锂电池的成本在每瓦时0.8~1.1元之间,传统的铅酸蓄电池成本在每瓦时0.3~0.4元之间。固态电池成本约为800美元/kWh,相当于5700人民币/kWh。对于70kWh的固态电池汽车,电池成本高达39.9万元

目前固态电池的生产成本较高,且工业化规模还不够大,这也限制了其应用的广泛程度。加强研究开发、降低成本、规模化生产将是进一步推广固态电池的关键。当然研究人员也采用了一个过渡方法来降低固态电池的成本,那就是半固态电池。

全固态电池和半固态电池的区别主要在于电解质的形态和含量。电解质是一种能够传递锂离子的物质,对于锂电池的性能和安全性有重要影响。两者的优缺点如下:

  • 全固态电池:优点:安全性好,没有可燃易泄漏的液体成分,也不会产生锂枝晶导致的短路;能量密度高,可以使用更高容量的正负极材料,如金属锂负极、硫化物正极等;结构灵活,可以制作成薄膜或柔性形式,拓宽了应用范围。缺点:生产成本较高,技术难度大,研发和产业化进程相对缓慢。
  • 半固态电池:优点:安全性较好,相比液态锂电池减少了液体成分,降低了燃烧和泄漏的风险;能量密度较高,相比液态锂电池提高了正负极材料的利用率和压实密度;工艺成熟,相比全固态电池更接近现有的液态锂电池制造工艺,易于实现规模化生产。缺点:作为一种过渡技术,对现有液态锂离子电池体系的改变较小,供应链与现有供应链的重合度高。

另外需要注意的是,全固态电池的生产工艺还在不断发展和完善中,不同的生产厂家和研究机构可能会采用不同的工艺流程和技术路线。此外,全固态电池的大规模生产还面临着一些技术挑战,需要在材料选择、制备工艺、设备研发等方面不断创新和突破。 随着技术的不断发展和创新,相信固态电池的生产成本将会逐步降低,使其在更多领域得到广泛应用。

涉及固态电池的正极厂家:

  • 苏锂科技 :已完成数千万元天使轮融资,由天华新能、东吴创投、中科创星联合投资。该公司年产能200吨高镍正极材料的中试线已于2023年4月完工并正式投产,正在规划一期5000吨产线建设。
  • 振华新材 :在投资者互动平台表示,公司在固态电池/半固体电池用的正极材料均有研发及储备。

涉及固态电池的负极厂家:

  • 贝特瑞 :积极推进硅基材料量产,同时积极开发匹配半固态电池的电解质产品,首款电解质已进入中试阶段。
  • 杉杉股份 :积极推进硅基材料量产,硬碳负极在锂电、钠电和半固态电池领域均有应用。
  • 翔丰华 :与清陶能源签订战略合作协议,双方将在固态/半固态电池负极材料关键技术研发、供应等方面达成全面战略合作,此外还拥有固态电解质专利储备。
  • 璞泰来 :已在半固态/固态电池负极领域布局,与客户合作开发,规划产能1.2万吨。
  • 胜华新材:和中国石油大学签订研发协议,成立胜华研究院,研究匹配半固态/固态电池体系的相关材料。
  • 天目先导 :在硅基负极、固态电解质等领域积极布局产品及产能,实际产能1.2万吨硅基负极、0.3万吨固态电解质,规划产能17万吨以上硅基负极。
  • 赣锋锂业 :赣锋锂电在2023年9月5日推出了半固态“先锋”电池,该电池采用柔性固体电解质隔膜和超级半固态电芯。赣锋锂业的二代混合固态锂电池采用三元正极,固态隔膜和金属锂负极,能量密度可以达到400Wh/kg以上。

涉及固态电池的电解质厂家:

  • 三祥新材 :已开展固态电解质的研发,并向下游客户提供相关锆基材料。
  • 丰山集团 :正在进行半固态电池电解液研发。
  • 东方锆业: 为部分固态电池材料厂家研发提供样品。