固態(tài)電池在爭論和質疑聲中成為行業(yè)新寵,,隨著各路巨頭的入場,固態(tài)電池的未來也漸漸明朗。如果說鋰電池打開了電動車時代的大門,那固態(tài)電池或許能讓這一時代走的更遠,。
固態(tài)電池成突破現(xiàn)狀必爭之地
過去幾年,,動力電池的技術突飛猛進,,但安全隱患和里程焦慮仍然是其難以擺脫的困局。
如今電動汽車的發(fā)展勢頭強勁,,電動車的銷量也屢創(chuàng)新高,,但是電池的安全隱患卻也層出不窮。
實際上電動車的安全隱患,,要算在液態(tài)鋰電池頭上,。
一旦電池受到擠壓、沖擊,,就會導致隔膜破裂,,造成正負極短路;同時鋰電池內部產生大量熱量,,加上液態(tài)電解質里易燃的有機溶劑,,結果就是電池起火甚至爆炸。
固態(tài)電池是有望徹底解決安全問題,。固態(tài)電池的正負極不容易發(fā)生短路現(xiàn)象,;固態(tài)電解質不僅不可燃、不揮發(fā)甚至還能耐高溫,,電池在遇到同樣極端情況下不會發(fā)生起火,、爆炸。
解決里程焦慮基本只能靠堆電池的能量密度,。根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》,,2025年動力電池的能量密度目標為400Wh/kg,2030年目標為500Wh/kg,。
想達到2030年的目標,,現(xiàn)有液態(tài)鋰電池技術路線恐難擔大任,光是350Wh/kg的能量密度天花板就很難打破,,但是固態(tài)電池能量密度能輕松超越350Wh/kg。
此外固態(tài)電池的壽命極長,,使用30年還有90%以上的蓄電力,,能夠回收后使用,因此固態(tài)電池各項條件都比鋰電池更好,。
固態(tài)電池能量密度是普通鋰電池的十幾倍,,充電速度也是鋰電池的幾十倍,這就使得搭載該電池的新能源汽車擁有更高的續(xù)航能力,。
伴隨著新能源汽車的不斷發(fā)展,,當前市場對于動力電池的要求越來越高,無論是在續(xù)航,、能量密度還是安全方面,,優(yōu)缺點明顯的各類鋰電池已經明顯不太適應新時代的要求,。
固態(tài)電池是未來鋰電池的發(fā)展方向
目前液態(tài)鋰電池能夠實現(xiàn)的能量密度已近極限,而使用全固態(tài)鋰電池能量密度具備突破500wh/kg的潛力,,因此固態(tài)電池是未來鋰電池的發(fā)展方向,。
目前,全球企業(yè)開始加大固態(tài)鋰電池方面的研究布局,,加上各國政策的推動下,,固態(tài)鋰電池產業(yè)化進程有望加快。
據(jù)相關機構預測,,到2030年,,全球固態(tài)電池需求有望達到500GWh,按照專家保守估計,,將形成3000億元以上的市場規(guī)模,。
預計2021-2030年我國固態(tài)電池出貨量高速增長,至2030年或將突破250GWh,。
各路巨頭計劃追逐固態(tài)電池市場
今年1月9號,,蔚來其NIO Day上高調發(fā)布能量密度達360Wh/kg的150kWh固態(tài)電池包,搭載該電池包的蔚來ET7轎車續(xù)航將超過1000km,,讓人眼前一亮,。
大眾集團表示未來將著力發(fā)展固態(tài)電池技術,預計2025年開始使用固態(tài)電池,。
寶馬集團計劃在2025年前推出搭載固態(tài)電池的原型車,,并在2030年前實現(xiàn)量產。
寧德時代投資33億建設21C創(chuàng)新實驗室,,用于金屬鋰電池,、全固態(tài)電池等下一代電池研發(fā);
LG化學表示將在2025年至2027年間實現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化,;
松下計劃在2025年推出一款使用固態(tài)電池的電動車,。
固混是最近的可見未來
如今,是一個汽車新技術爆發(fā)的時代,,相比此前智能網聯(lián)因為智能手機生態(tài)環(huán)境逐漸成形,,花費心思將其與車適配不同,目前的汽車新技術同時需要解決硬+軟雙方面問題,。
目前純固態(tài)技術電池的技術難題為,,固態(tài)電解質的鋰離子遷移效率會直接影響固態(tài)電解質的離子電導率,電極與電解質之間的界面阻抗會上升等,。
也就是說,,盡管實現(xiàn)效果將改變電池行業(yè),但因導電效率、運行穩(wěn)定等原因,,目前仍處實驗室階段,。
同時,作為電動汽車核心部件之一的動力電池,,占據(jù)著整個三電系統(tǒng)中的高成本份額,,上下游尚未有大規(guī)模配套企業(yè)入局時,僅憑幾家企業(yè)的試探,,難以面對高成本,、召回壓力、后續(xù)維修等問題,。
于是,,目前的現(xiàn)狀是,5%-10%的液態(tài)比例,,固混電池產業(yè),,將是同時滿足安全、成本,、技術的一個好解決方案,,也是過渡到純固態(tài)電池之前的好思路。
固態(tài)電池量產2030年之后
眼下,,固態(tài)電池的成本被認為是鋰電池的4倍以上,,而在純電動汽車中,電池成本大約占30%—40%,。
全固態(tài)電池實現(xiàn)量產應該是在2030年之后,,當然假如有巨大的科學突破,有可能會在 10 年之內發(fā)生,。
目前固態(tài)電池依然處于試驗研發(fā)階段,,投資者需要關注的是各固態(tài)電池集成商的量產時間,而只有固態(tài)電池商試驗到量產放量后才能帶動上游材料廠商開始放量,。
而且產業(yè)鏈上游企業(yè)也處于配套研發(fā)階段,,因此目前固態(tài)電池業(yè)務對產業(yè)鏈上游公司沒有實質的業(yè)績帶動作用,但是上游材料供應商布局固態(tài)電池技術至少在未來可能保障不會出現(xiàn)掉隊的狀況,。
然而,,量產也不是最終的結局,成本的經濟性永遠是繞不過去的一環(huán),。
從量產到應用還需要經過市場的驗證,未來合理的經濟性才可能是固態(tài)電池出現(xiàn)大幅應用的重要影響因素,。
目前,,全固態(tài)電解質鋰動力電池存在的技術難點問題包括固態(tài)電解質材料的鋰離子電導率偏低問題、固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差問題、金屬鋰的可充性問題等,。
受技術和成本影響,,固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)化應用預計要到2025年,短期內只適用于部分場景,。
結尾:
從[液態(tài)]倒[半固態(tài)]再到[固態(tài)],,邁出的每一步都不容易,都需要面臨規(guī)劃化生產,、成本與商業(yè)性,、供應鏈配套等多重問題。
但無論怎樣,,為了能讓新能源汽車走得更遠,,動力電池這道坎都必須要邁過去。
里程焦慮和安全性是動力電池繞不開的話題,,未來誰先掌握固態(tài)電池的關鍵技術誰就占據(jù)主動,。
部分資料參考:
證券之星:《熱點解讀!全球鋰電池巨頭布局固態(tài)電池 固態(tài)電池產業(yè)化進程加快》
錦緞:《固態(tài)電池軍備競賽悄然開局》
騰訊汽車洞察者:《押寶固態(tài)電池,,新能源汽車電池成本將降低3/4,?》
路咖汽車:《半年后回頭看蔚來,被吐槽的固態(tài)技術電池賭對了,?》
新浪財經:《固態(tài)電池關鍵技術獲突破 兩標的將快速發(fā)展》
東方財富網:《固態(tài)電池商業(yè)化緩慢天齊鋰業(yè),、寧德時代為何爭相“搶灘”?》
愛卡汽車:《下一個市場風口,?固態(tài)電池“一夜爆火” 》