固态电池研发好消息频传 锂电产业技术革新加速

发布时间:2024-02-08 17:57:19
来源: 证券时报
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2月5日,广汽埃安昊铂品牌宣布,公司在全固态电池研发上再获新突破。

昊铂电池研发部负责人李进表示,此次技术突破关键点在于将全固态电池能量密度由300Wh/kg提升到350Wh/kg的水平。

业内普遍认为,此次技术提升,标志着全固态电池的上车更进一步,锂电池产业革新迎来新进展。

不久前,中国全固态电池产学研协同创新平台在北京揭牌。工信部装备工业一司副司长郭守刚表示,以全固态电池为代表的新一代动力电池已成全球动力电池产业未来发展的重要方向,急需产学研各方、上下游企业通力合作,以创新联合体、创新联盟等形式研究突破。

中信证券判断,随着半固态电池产业化与装车引领,全固态电池未来可期。伴随着产业链降本和产业化程度提升,固态电池产业各环节将充分受益。

半固态电池先行

传统液态锂电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四大关键要素组成。而固态电池则是一种使用固态电极和固态电解质的电池。

“传统的液态锂电池两端为电池的正负极,中间为液态电解质。锂离子从正极到负极再到正极的来回移动过程中,电池的充放电过程便完成了。固态电池的工作原理与之相通,充电时正极中的锂离子从活性物质中脱嵌,通过固态电解质向负极迁移。”一位来自动力电池研究院的固态电池研发人员向证券时报记者表示,虽然液态电池技术已相对成熟,但存在电池热失控等安全隐患,随着新能源汽车市场容量快速扩大,动力电池对于高能量密度与高安全性的迫切需求推动着固态电池的发展。

与液态锂电池相比,固态电池具备高安全性、高能量密度、体积小、耐低温等优势。

固态电池可分为半固态、准固态、全固态三种类型,区别在于所包含的液体电解质质量。其中,半固态电池的液体电解质质量百分比小于10%,准固态电池液体电解质质量百分比小于5%,而全固态不含有任何液体电解质,其电解质材料为固态。

目前在全球范围内,全固态电池主要处于研发和试制阶段。上述研发人员表示,从液态电池到固态电池,首先会面临电解质材料的变更,进而带来工艺上的转变。

据介绍,目前固态电池有三大主流技术路线,包括聚合物固态电池、氧化物固态电池和硫化物固态电池。

材料技术、制备技术不够成熟、生产成本过高,成为制约全固态电池产业化的主要因素。行业普遍认为,全固态电池距离大规模产业化至少还需5年时间。正因如此,半固态电池成为公认的更利于产业化的技术路线。

据介绍,目前日韩和欧美等海外企业更倾向于硫化物技术路线,致力于全固态电池的开发,产业化进程相对缓慢;而国内企业多数选择氧化物技术路线,研发的产品多为半固态电池。

2023年年底,蔚来汽车创始人、董事长李斌通过直播实测150kWh超长续航电池包续航里程,让半固态电池的量产上车走向现实场景。搭载该款电池的蔚来纯电动轿车ET7最终行驶了1044公里,行驶总时间为12.4小时。

李斌透露,蔚来150kWh电池是目前全球量产能量密度最大的电池包,能够适配蔚来所有在售车型。

据悉,卫蓝新能源为该款电池的电芯供应商,专注于混合固液锂电池及全固态电池业务。

无独有偶,2023年8月,同为初创电池企业的清陶能源与上汽集团联合开发了第一代半固态电池装车实验,测试车辆最大续航里程达到1083公里。

上汽集团方面透露,2024年起半固态电池将在公司不同车型上实现量产应用。其中,智己L6将率先应用半固态电池技术。

国泰君安证券称,固态电池的普及将先从半固态开始,循序渐进。后续待技术稳定,工艺确定后成本下降,半固态电池将慢慢起量,而后逐步迭代到纯固态电池。

龙头车企争先布局

今年以来,固态电池赛道频传新动向。1月初,美股上市的量子景观宣布,公司研发的固态电池已通过德国大众公司的50万公里耐久性测试。据大众汽车集团证实,该电池经过数月测试,已完成1000次充电循环。

随后,丰田汽车宣布成功克服固态电池的瓶颈,其发布的固态电池在能量密度和充电速度上取得了显著突破,充电10分钟可续航1500公里。

国内车企方面,蔚来、长安、比亚迪、吉利、上汽、广汽、长城、岚图、赛力斯等,均在加速布局固态电池技术路线。

其中,广汽集团明确宣布,已在固态电池领域取得突破性进展,在电芯能量密度达到400Wh/kg时,能够满足电池在极端环境下的安全性与可靠性要求,计划在2026年实现装车搭载。

2023年底,长安汽车与赣锋锂业共同签署了《合作备忘录》,计划加快推进(半)固态电池研发合资项目及制造产业化项目,基于下一代汽车动力电池(半)固态电池研发进行合作。

据悉,目前长安汽车正在研发的固态电池重量能量密度可达到350Wh/kg—500Wh/kg、体积能量密度750Wh/升—1000Wh/升,该电池有望在2030年全面普及。

实际上,龙头车企对固态电池的布局,离不开动力电池企业的支撑。目前,宁德时代、中创新航、国轩高科、蜂巢能源、亿纬锂能、赣锋锂业等均在加速推动固态电池的技术革新和商业化落地。

中创新航战略品牌负责人郑翔向证券时报记者表示,近年来围绕着半固态和固态电池做了很多研发工作,下一阶段就是推动降本,让成本更加优化。

在他看来,全固态电池的商业化还需要一定时间。待技术成熟后,固态电池不仅可以应用在乘用车领域,还可以应用在航天航空等。做好成本与技术的平衡,才能让固态电池的商业化具备可能性。

有望重塑电池产业链

当前,以全固态电池为代表的新一代动力电池成为全球动力电池产业未来发展的重要方向。为鼓励技术创新,近年来,我国出台了一系列政策支持相关企业围绕全固态电池技术攻关。

2020年国务院发布的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》指出,要加快固态动力电池技术研发及产业化。这是我国首次将固态电池研发上升到国家层面。

今年1月19日,工信部副部长辛国斌特别提及,下一步,工信部要支持企业开展联合创新,加大车用芯片、全固态电池、高级别自动驾驶等技术攻关,进一步提升产品市场竞争力。

随后,中国全固态电池产学研协同创新平台正式揭牌。中国工程院院士、中国科学院物理研究所研究员陈立泉在揭牌活动现场表示,提升全固态电池能量密度、倍率性能和循环寿命,不仅要关注全固态锂电池的基础科学问题,如新型电解质材料、界面改性和电池失效的机制,也要重视全固态电池的关键技术问题,如电解质的批量生产制备技术、大面积固态电解质薄膜连续制备技术、全固态电池一体化制备技术等。

受上述消息影响,今年以来,A股固态电池板块呈小幅拉升趋势,当升科技、容百科技、翔丰华、杉杉股份等产业链相关公司,均围绕着固态电池的发展趋势进行了技术革新。

以当升科技为例,该公司自主研发了固态锂电正极材料、新型富锂锰基等多款正极材料。2021年、2022年,当升科技分别获得卫蓝新能源和清陶能源的大单采购,采购的核心就是固态锂电材料。

实际上,不止正负极材料企业,连原本受固态电池趋势冲击的电解质企业,也在加速进行技术革新。

电解液龙头新宙邦透露,目前公司固态电池相关专利申请已超30件,参股公司已建固态电池试生产平台及测试线。

中信证券判断,随着半固态电池产业化,全固态电池未来可期。材料体系方面,预计正极材料将从高镍三元过渡至富锂锰基,负极将从硅碳负极过渡至金属锂。随着产业链降本和产业化程度提升,固态电池产业各环节将充分受益。

(责任编辑:于昊阳)

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