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固态电池产业化风口已现?

 2024-09-11 10:28    电池中国网
   

近日,固态电池板块持续火热,A股多家“涉固”上市公司股价大涨,引发市场广泛关注。9月以来,南都电源一度斩获“20CM”涨停3连板,三日涨近67%;东峰集团也出现涨停3连板,德尔股份、宝丽迪等单日涨停,翔丰华、金龙羽等跟涨。

消息面上,南都电源此前于8月30日表示,目前其研发的固态电池产品能量密度可达350Wh/kg,循环寿命2000次,已通过热箱、短路等安全项测试,各项指标顺利完成,将于今年四季度完成项目验收。

业界人士表示,南都电源连日股价大涨或与其透露的固态电池进展有关。稍早前的8月28日,中创新航和鹏辉能源也发布了在固态电池领域各自的研发成果。

其中,中创新航发布“无界”全固态电池技术,对应电池能量密度可达430wh/kg,容量超50Ah,同时在电池运行压力、寿命、功率方面均取得重要突破,其计划于2027年装车。

鹏辉能源发布其第一代固态电池,采用氧化物固态电解质方案,能量密度为280Wh/kg,计划于2025年后搭载硅负极做到300Wh/kg,将在2025年中试研发、小规模生产,2026年批量生产。

9月6日欣旺达也透露,其第一代半固态电池已完成开发,第二代半固态电池的电芯样品已经开始中试试验,第三代聚合物复合全固态电池已完成实验室验证,预计2025年完成产品开发。其第四代全固态电池还在开发中,预计2027年完成实验室样品制作。

实际上,进入2024年,与液态锂离子电池行业增速放缓不同,固态电池热度持续攀升。目前,还有包括宁德时代、亿纬锂能、国轩高科、比克电池、弗迪电池、蜂巢能源、清陶能源、太蓝新能源等在内的多家国内电池企业,都已公布各自在固态电池产品方面的相关规划布局。

中信证券研报认为,2024年以来,我国固态电池行业出现半固态量产车型上市、半固态电池装车渗透率达1%等边际变化,产业化信号已至。

不过,也有很多业界人士认为,虽然固态电池产业化动态较以前频繁,但离规模化量产尚有较长距离。

9月3日南都电源发布公告称,其固态电池产品短期内不会大批量生产;鹏辉能源此前也披露其固态电池产品预计一年内不会大批量生产。这也佐证了固态电池,尤其是全固态电池的产业化进程仍然“荆棘丛生”。

那么,怎样的技术路线或将实现全固态电池商业化?我国全固态电池产业化“卡脖子”环节在哪里、目前对其突破进展如何?

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固态电池“披荆斩棘”三步走

产业化过程方面,近日,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在行业会议上指出,固态电池的发展需要一步一步走:

第一步,重点攻关固态电解质。(电芯能量密度)2025年以200Wh/kg和400Wh/L为目标,打通全固态电池技术链,三元和石墨正负极基本不变,确立主体电解质;2030年以300Wh/kg和600Wh/L为目标,特种商用车应用为主要场景,三元-硅碳正负极,优化固态电解质体系,提升电池倍率性能和循环寿命。

第二步,重点攻关高容量复合负极。(电芯能量密度)2030年以400Wh/kg和800Wh/L为目标,高性能乘用车应用为主要场景,进一步发展高比容量高硅基负极,提升电池倍率性能和循环寿命;2035年以500Wh/kg和1000Wh/L为目标,进一步发展高比容量锂金属负极(锂金属载体或功能层)。

第三步,重点攻关高容量复合正极。(电芯能量密度)2035年以500Wh/kg和1000Wh/L为目标,进一步发展高电压高比容量富锂正极;2040年以700Wh/kg为目标,发展锂硫和锂空气电池。

值得一提的是,欧阳明高院士建议“明年确立主体电解质”,足见在其“固态电池三步走”战略中,攻关固态电解质是极其重要的一环。

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固态电解质研发到哪一步了?

根据电解质区分,目前全固态电池的技术路线主要包括聚合物、氧化物、硫化物、卤化物这四大类。

据了解,当前固态电解质材料多以氧化物和硫化物为主,且行业内产线建设已出现吨级到千吨级布局。

当升科技透露,其已系统布局氧化物、硫化物等固态电解质和双相复合高能量固态正极材料关键技术路线,相关固态锂电产品性能处于行业领先地位,已率先导入辉能、清陶、卫蓝、赣锋等固态电池客户,并实现批量供应。

据介绍,在固态电解质开发方面,当升科技通过特殊组分设计以调控锂离子通道,多元素靶向修饰以稳定晶体结构,设计出独特的全流程纳米一体化工艺,开发出高离子电导率、高稳定性的纳米级固态电解质,相关固态锂电产品已实现装车验证。

容百科技也曾表示,其拥有湿法、干电极制备固态电解质膜技术储备,已开发出多种固态电解质材料,硫化物系固态电解质计划今年实现中试,明年试生产。

贝特瑞今年8月透露,其在固态电解质及固态电池用正极、负极材料的开发和创新方面均取得显著进展,其LATP氧化物固态电解质已开始吨级出货。

上海洗霸披露,2024年1-7月,其锂离子电池固态电解质粉体材料完成37个批次、236kg送货,覆盖23家客户。其多形态固态电解质粉体材料采用的主要是氧化物技术路线,已合作建成十吨级产线,正在向五十吨及百吨级扩产。

璞泰来半年报显示,其已完成固态电解质LATP(磷酸铝钛锂)和LLZO(锂镧锆氧)的中试,并已在四川基地建成年产200吨固态电解质中试产线。

赣锋锂业今年6月表示,其固体电解质材料千吨级产线已投产,混合固液锂电池在动力、3C、便携式储能等领域实现量产,其中动力领域包括部分车企的示范运营项目以及量产车型。

光华科技透露,其提供固态电解质的原料,包括硫化物、氧化物原料,今年开始基本上按吨级销售。从所接触的客户来看,其认为目前进度快一点的是氧化物路线。

盟固利研发的LATP型固态电解质已在固态电池头部企业完成材料认证,正在进行供应商导入工作。

据市场消息,欧阳明高院士工作站(四川新能源汽车创新中心)研发的纳米级“硫化物电解质”今年7月也取得阶段性进展,目前正在规划一条年产百吨级的中试线,预计在今年年底动工建设。该中心还计划在2026年前建设一条千吨级量产线。

欧阳明高院士表示,“我做燃料电池的体会是一次解决一个问题。固态电池也一样,首先要解决固态电解质的问题,我们不要正极也变、负极也变、电解质也变,怎么可能一次都解决?”

中银证券也表示,固态电解质是固态电池的关键变化。在众多固态电解质技术路线中,复合固态电解质综合聚合物和氧化物的优点,配合界面技术的应用,有望率先实现产业化落地。硫化物电解质目前被业界多数认为是全固态电池的理想路线,未来随着相关技术的成熟,有望批量化生产。

业内专家指出,目前没有一种电解质十全十美,在各国科学家的努力下,各个路线都有一些针对性的技术出来。

值得注意的是,采用固态电解质后,固态电池的研发也并非易事。宁德时代董事长曾毓群近期就表示,“我们在全固态电池上,已经投入了七、八年的时间进行研究。研发全固态电池的关键,在于对材料和化学体系的研究,其中最难的就是‘固-固界面’问题。”

市场方面,中信证券预计2030年全球固态电池出货需求将达643GWh,2024年至2030年复合增长率为133%,合计市场空间为1.2万亿元。

可以看到,随着头部材料企业的发力,主体固态电解质或将于明年更加清晰化、集中化,这也将助力固态/全固态电池的产业化进程。

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