電動(dòng)汽車熱潮催生了動(dòng)力電池不同技術(shù)的發(fā)展，在目前以液態(tài)電解液為主流的動(dòng)力電池供給局面下，還有另一股技術(shù)力量，已有嘗試者“埋下伏筆”，勢(shì)必要參與到下一代電池技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)之中。說起來，大家也并不陌生，那就是近幾年被炒得火熱的固態(tài)電池技術(shù)。
與液態(tài)電解液鋰電池不同的是，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。從發(fā)展階段來看，固態(tài)電池將經(jīng)歷從固液混合電解質(zhì)的半固態(tài)電池到全固態(tài)電池的研發(fā)過程。
目前所了解到的是，全固態(tài)電池具有能量密度更高、體積更小、快充性能更好等優(yōu)點(diǎn)，搭載全固態(tài)電池的車輛行駛里程也將會(huì)更長，充電更快。因此固態(tài)電池技術(shù)路線受到業(yè)內(nèi)重視，不少頭部企業(yè)已官宣“下注”。
近期，日系三巨頭集體發(fā)力固態(tài)電池更是引發(fā)多方關(guān)注。
4月12日，本田宣布固態(tài)電池推進(jìn)計(jì)劃，“將投資約430億日元(約合人民幣21.3億元)建設(shè)全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線，將于2024年春季啟動(dòng)，并應(yīng)用于2025年以后推出的車型中。”
豐田計(jì)劃2025年前，將實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池小規(guī)模量產(chǎn)，首先搭載在混動(dòng)車型上;到2030年前計(jì)劃實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池量產(chǎn)。
日產(chǎn)則在去年11月發(fā)布的“日產(chǎn)汽車2030愿景”中表示，計(jì)劃在2024年于橫濱建設(shè)固態(tài)電池試點(diǎn)工廠，并將于2028年推出搭載全固態(tài)電池的電動(dòng)車型。近日，日產(chǎn)已公布其層疊全固態(tài)電池(ASSB)的原型生產(chǎn)工廠。
除企業(yè)公布時(shí)間表外，據(jù)最新消息，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省將向日產(chǎn)和本田提供約1510億日元(約合人民幣74.9億元)資金，支持這兩家企業(yè)進(jìn)行全固態(tài)電池的開發(fā)。
目前來看，在固態(tài)電池的研發(fā)上，日本已形成以車企主導(dǎo)并下場(chǎng)參與研發(fā)，國家層面資金支持的初步格局。
而面對(duì)日系車企的蜂擁而至，韓系企業(yè)也不甘示弱。
現(xiàn)代汽車計(jì)劃在2025年試生產(chǎn)配備固態(tài)電池的電動(dòng)汽車，2027年部分批量生產(chǎn)，在2030年左右實(shí)現(xiàn)全面批量生產(chǎn)。
除車企外，韓國頭部電池企業(yè)也紛紛表態(tài)。其中，LG新能源計(jì)劃到2026年實(shí)現(xiàn)聚合物基全固態(tài)電池量產(chǎn)，到2030年實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的硫化物基全固態(tài)電池量產(chǎn)。今年內(nèi)將在德國設(shè)立固態(tài)電池研發(fā)基地，就是其量產(chǎn)計(jì)劃的一部分。
而三星SDI也在搶抓新技術(shù)機(jī)遇，4月14日宣布在韓國水原京畿道的全固態(tài)電池試產(chǎn)線已動(dòng)工。
SK On則在去年12月成立研究中心，用于硅負(fù)極、高鎳正極、金屬鋰等技術(shù)研發(fā)，并將在該中心建立一條針對(duì)軟包電池設(shè)計(jì)的試產(chǎn)線，也將用于測(cè)試固態(tài)電池等，預(yù)計(jì)2022年上半年將投入運(yùn)營。
值得注意的是，部分上游材料企業(yè)也已同步跟進(jìn)。浦項(xiàng)制鐵宣布已開始在韓國建設(shè)固體電解質(zhì)工廠，投產(chǎn)后固態(tài)電解質(zhì)年產(chǎn)能將達(dá)24噸，并將與電池企業(yè)合作開發(fā)用于電動(dòng)汽車的固態(tài)電池。
可以看出，與日本不同的是，韓國電池和材料企業(yè)行動(dòng)更為積極。
事實(shí)上，不僅是日韓企業(yè)，基于對(duì)前沿技術(shù)的看好，更多國家頭部電池、整車企業(yè)也紛紛加入研發(fā)隊(duì)列，全球掀起了固態(tài)電池研發(fā)熱潮。
保時(shí)捷于今年3月宣布與Quantumscape展開合作，將開發(fā)一款電動(dòng)版911車型，計(jì)劃搭載固態(tài)電池;梅賽德斯-奔馳牽手輝能科技，將耗資近億歐元押寶固態(tài)電池;而更早之前，寶馬、福特等車企也表示計(jì)劃于2022年內(nèi)實(shí)現(xiàn)車輛搭載固態(tài)電池，并進(jìn)行實(shí)際工況測(cè)試。
眾多產(chǎn)業(yè)鏈頭部企業(yè)的積極布局，給業(yè)內(nèi)帶來一個(gè)信號(hào)：面向2025年后的下一代動(dòng)力電池技術(shù)的卡位戰(zhàn)，已經(jīng)悄然拉開戰(zhàn)幕。
然而，有重資挺進(jìn)的參與者，也不乏知難而退的企業(yè)。
美國電動(dòng)汽車初創(chuàng)企業(yè)Fisker在去年年底對(duì)外表示，將放棄固態(tài)電池研發(fā)。Fisker創(chuàng)始人亨里克·菲斯克認(rèn)為，“固態(tài)電池技術(shù)，是當(dāng)你覺得已經(jīng)完成了90%，幾乎快達(dá)到目標(biāo)了，然后意識(shí)到剩下的10%比前面的90%困難得多，因此我們選擇放棄，因?yàn)檎娴臒o法落地。”事實(shí)上，F(xiàn)isker此前對(duì)固態(tài)電池已進(jìn)行了數(shù)年的研發(fā)，原計(jì)劃在其一款新車上搭載固態(tài)電池。
正如亨里克·菲斯克所言，突破固態(tài)電池技術(shù)瓶頸非常困難，同時(shí)還需要達(dá)到較高的安全指標(biāo)。日產(chǎn)固態(tài)電池開發(fā)負(fù)責(zé)人不久前表示，“固態(tài)電池能量密度是目前鋰電池的2倍，就像一個(gè)更危險(xiǎn)的潛在‘炸彈’，如果發(fā)生重大事故，固態(tài)電池可能會(huì)比現(xiàn)在的電池更具災(zāi)難性。”
因此，固態(tài)電池愿景雖然美好，但難以一步到位。權(quán)衡利弊之下，目前各家企業(yè)基本上都處在半固態(tài)電池研發(fā)階段，并為全固態(tài)電池做技術(shù)儲(chǔ)備。而在這一領(lǐng)域，我國企業(yè)起步也不晚。
包括孚能科技、國軒高科、輝能科技、贛鋒鋰電、清陶能源、衛(wèi)藍(lán)新能源等企業(yè)，都早已布局固態(tài)/半固態(tài)電池開發(fā)，并與部分車企協(xié)同研發(fā)。
2021年1月，蔚來發(fā)布了150kWh固態(tài)電池包，可實(shí)現(xiàn)360Wh/kg的能量密度，并定于2022年第四季度對(duì)外交付。
國內(nèi)電池企業(yè)方面，據(jù)了解，國軒高科已開發(fā)出能量密度大于360Wh/kg的半固態(tài)電池產(chǎn)品，并已獲車企認(rèn)可。
今年1月，孚能科技第一代半固態(tài)電池(能量密度330Wh/kg)送樣車企獲得了良好反饋，下一階段能量密度研發(fā)目標(biāo)將提升至400Wh/kg。
同月，首批搭載贛鋒鋰電第一代半固態(tài)電池的50輛東風(fēng)E70電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)交付。目前，贛鋒鋰電正在開發(fā)第二代半固態(tài)電池，正極將采用高鎳三元，負(fù)極含金屬鋰，產(chǎn)品能量密度目標(biāo)是超過350Wh/kg。
今年2月，清陶能源投資50億元的固態(tài)電池項(xiàng)目在昆山動(dòng)工，產(chǎn)能規(guī)劃10GWh。
另外，輝能科技獲得梅賽德斯-奔馳近億歐元投資之前，已和蔚來、愛馳汽車、Enovate在固態(tài)電池領(lǐng)域展開合作。
在車企和電池企業(yè)需求的帶動(dòng)下，材料企業(yè)也有所行動(dòng)。據(jù)悉，天賜材料在固態(tài)/半固態(tài)電解質(zhì)上均已有專利布局;容百科技則表示，其高鎳三元材料可應(yīng)用于半固態(tài)電池，并已參與到下游電池企業(yè)的協(xié)同開發(fā)。
受益于電池產(chǎn)業(yè)鏈集群優(yōu)勢(shì)，我國以電池企業(yè)研發(fā)主導(dǎo)，上游材料企業(yè)和下游車企聯(lián)動(dòng)格局已初步形成。
行業(yè)普遍認(rèn)為，固態(tài)電池的實(shí)際應(yīng)用前景在2030年左右。SNE Research預(yù)計(jì)，全球全固態(tài)電池市場(chǎng)到2025年將達(dá)30 GWh，到2030年將達(dá)160.1 GWh。
可見，固態(tài)電池的大規(guī)模量產(chǎn)還有很長的路要走，競(jìng)爭(zhēng)格局目前尚未形成。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前，全球已有超30家企業(yè)對(duì)固態(tài)電池技術(shù)和產(chǎn)線進(jìn)行了初期布局，都想構(gòu)建起自身的“技術(shù)壁壘”。破局者需解決固態(tài)電解質(zhì)材料迭代等一系列難題后，或?qū)⒄紦?jù)產(chǎn)業(yè)化先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
