固体电池量产速度变化迅速。
假如说 2023 年度行业对固态电池的态度仍有所保留, 2024 年便有了 180 程度的巨大变化,首先是金融市场闻风而动,然后是产业链逐步兑现。
11 月 22 日本,本田宣布将离开 2025 年 1 本月开始尝试生产纯电动汽车使用的“全固态电池”。本田作为固态电池最早的粉丝之一,在这个领域工作了十几年,但由于大规模生产的难度,时间表被反复推迟。
在宁德时代(3007500),中国聚集了全球70%以上的电池产能.SZ)、欣旺达 ( 300207.SZ ) 、亿纬锂能 ( 300014.SZ ) 、国轩高科 ( 002074.SZ ) 等待全球领先的电池制造商,在固态电池量产方面同样不甘落后。
与此同时,创业公司也开始崭露头角,试图在新技术面前与巨头们分享一杯羹。
11 月 20 日,安瓦新能源宣布落地世界第一条 GWh 虽然这家公司与奇瑞汽车和国轩高科有着千丝万缕的联系,但新型固态电池生产线却是如此。 21 据《世纪经济报道》记者了解,该量产线并非完全固态电池,只能称之为半固态电池,估计 2025 每年第一季度实现量产,能量密度超过 280Wh/kg。
固态电池作为锂电池的终极形式,正在成为新能源游戏规则的改变者。中国、日本、韩国和美国都试图抓住机会,获得一定的竞争优势,成为下一代“宁王”。
TrendForce 集邦咨询分析师曾佑鹏认为,固态电池的工业化并没有超出预期,但市场对固态电池的关注有点超出预期。“我们保持了以前的量产期,GWh 全固态电池的等级和面向汽车规级的量产估计还需要 3-5 年(2028 大约每年)。"
由半固态到全固态
正如同 1991 2008年,日本索尼首次将液体锂电池产业化。 30 多年来,锂电池取得了今天的成就。
在固态电池产业化方面,科学家们也做出了很大的努力,丰田公司早就从 2006 固态电池的研发工作于2008年开始,宁德时代在固态电池上也付出了巨大的努力。 10 年。
但是到目前为止,整个行业都没有人有能力量产全固态电池。
“需要注意的是,即使有公司声称大规模生产全固态电池,主要还是在 MWh 中试水平的规模,而且主要面向 3C 等待消费电子使用的小容量电池(一般在 5Ah 下面)。"曾佑鹏说。
宁德时代董事长曾毓群将固态电池的研发进度分为 9 一个等级,他今年 9 在月度动力电池大会上,宁德时代目前处于第四级,其目标是 2027 年提升到 7-8 等级,实现全固态电池小批量生产。
面对锂电池的终极形态,作为目前动力电池的霸主,有媒体报道称,宁德时代投资超过了 1000 人类R&D的力量,这一规模在世界上首屈一指。
如果说宁德时代的固态电池相对“传统”,汽车公司的表现相对“激进”,这背后既有成本考虑,也有摆脱动力电池厂商束缚的动机。毕竟没有人愿意一直为“宁王”工作。
然而,即使是智己 L6 声称首发配备了“第一代光年固体电池”,其电池供应商陶瓷能源联合创始人李峥表示,光年固体电池已经加入 10% 浸润液,仍然属于半固态电池。
GGII 预计今年半固态电池出货量估计。 7GWh,到 2030 年将超过 65GWh,2035 年达约 300GWh。全固态电池估计 2028 每年可以实现出货量突破 1GWh。
值得注意的是,从下半年开始,关于固态电池的“文字游戏”有所减少,大部分厂商在公告时都会区分半固态电池和全固态电池。
近日,广汽集团宣布,全固态电池将在 2026 年度搭载在昊铂车型上,能量密度达到 400Wh/kg;奇瑞汽车宣布将在这里 2026 2027年全固态电池上车, 2008年将批量上市,届时纯电续航里程有望突破 1500 公里。
能量密度是检验电池性能的重要参数。在过去的30年里,电池制造商试图在相同的体积和重量中插入更多的电力。
曾佑鹏建议,大规模生产初期企业一般在材料体系的选择上不要过于激进,否则全固态电池实现大规模生产的技术难度太大。按照时间轴划分,2027-2030 今年大规模生产的第一代汽车配备了全固态电池,估计大部分能量密度都会下降。 300-400Wh/kg 之间 ,2030 年后有望实现 400Wh/kg 上述全固态量产,并在 2035 年以前实现 500Wh/kg 全固态量产。
高级固态电解质:硫酸盐下注最多
传统电池使用液体电解质或凝胶电解质,而全固体电池的一个主要变化是用固体电解质代替液体电解质。固体电解质更稳定、更安全,因此可以在正负材料上更加激进,大大提高了电池的性能。
目前,固体电池根据电解质可分为氧化物、硫酸盐、聚合物等。硫酸盐固体电池的离子电导率非常高,在能量密度、循环寿命和快速充电方面优于氧化物固体电池。
因此,包括当代安普瑞斯科技有限公司、丰田和三星在内的制造商都选择了硫酸盐路线。当代安普瑞斯科技有限公司首席科学家吴凯曾表示,硫酸盐路线性能上限最高,量产进度最快。
曾佑鹏表示,今年以来,固体电解质材料逐渐取得突破。例如,固体电解质与正负极材料的固体-固体接触页面处理,以及不同固体电解质的复合策略。同时,在生产端,硫酸盐固体电解质100吨级的工程放大验证将逐步开始。
不可否认,硫酸盐固体电池仍然面临许多技术问题。其中,硫酸盐固体电池组合金属锂负极,在充放电过程中,金属锂负极和硫酸盐电解质页面容易发生副作用,导致“锂枝晶”现象。
树形“锂枝晶”刺穿电解质后,会使电池短路失效,从而影响电池寿命。虽然液体锂电池也面临这个问题,但锂枝晶沉积比液体电池更快、更难处理,因为全固态电池使用含锂量更高的材料。
11 月 5 日本,华为公布了硫酸盐固体电池专利。针对这一现象,该专利通过混合含有氮等材料,促使混合硫酸盐材料对金属锂具有良好的稳定性,生产的锂电池使用寿命更长。
TrendForce 根据集邦咨询研究报告,硫酸盐具有很大的性能潜力,但是成本高,降本空间大。预计工业化初期硫酸盐固态电池电芯工业化 BOM 成本在 1-2 元 /Wh,在大规模生产硫酸盐电解质后(2030年) 年)电芯 BOM 成本预计在 1 元 /Wh 远期(2035 当固态电解质的成本降低到年) 30 万 / 吨内时,电芯 BOM 预计将降低成本 0.4 元 /Wh 以下。
此外,还不乏电池制造商选择下注氧化物或高聚物的技术路线。今年 6 月,亿威锂能中央研究院常务副院长赵瑞瑞表示,亿威锂能固体电池选择硫酸盐和卤化物固体电解质的技术路线,估计 2026 2008年推出全固态电池,先落地混合动力汽车。
近日,新世界能源发布猎鹰高能锂金属固体电池,选用金属锂作为负极,氧化陶瓷作为电解质,其能量密度达到 480Wh/kg。
目前不同固态电解质之间的竞争还在继续,短时间内看不到绝对的领先优势。“可以说每个人都有自己的发展前景,技术路线的选择在不同的应用场景下可能会有所不同。”曾佑鹏说。
低空经济和固体电池双向奔赴
不但新能源汽车需要固体电池处理的耐力焦虑,低空经济等新兴市场也迫切需要固体电池的支持。
周华林,德迅投资总监。 21 在接受世纪经济报道记者采访时,他说,汽车和 eVTOL 对于电池的需求是相似的,eVTOL 电池需求包括充电速度快、放电率高、能量密度高、电池安全性高等。
11 月 14 日本,亿航智能 EH216-S 完成了世界上第一个案例 eVTOL 配备固体电池航行检测,实现续航时间。 48 分 10 秒,续航时间增加 60%~90%。
这种电池就是由欣界能源开发和制造的,目前亿航智能正在努力争取。 2025 固态电池在年底前实现 EH216-S 认证及装机量产。
“作为低空经济的重要组成部分,eVTOL 或者将在接下来的几年里迎来爆发,这个阶段类似 2012 年或 2013 2008年电动汽车市场走势。固态电池的性能将在未来持续提高 EH216-S 续航时间,2025 每年都有望进一步提高 25% 至 60 分钟。”欣界能源董事长陈霖说。
不仅仅是欣界能源看中了低空经济的蛋糕。今年年初,宁德时代战略投资峰飞航空。峰飞航空透露,双方将在 eVTOL 共同研发航空电池领域,着力提高电池的能量密度和性能。
航空燃料燃料的能量密度约为 12700Wh/kg,为当前 eVTOL 目前纯电池能量密度的几十倍, eVTOL 续航时间为 15-60 一分钟之间,只能满足城市短途航行的需要。
亿航智能副总裁张宏 2024 高等工业锂电池年会表示,eVTOL 电池所需的能量密度应该达到 300Wh/kg 上述,在此基础上越高越好。
此外,电力驱动是实现零排放和降低企业成本的关键。随着相关行业的大规模发展,未来 eVTOL 核心运价有望降至 5-7 元 / 公里。
一些业内人士认为,为了保证? eVTOL 运行经济,头部 eVTOL 企业也希望能达到电池的循环寿命。 500 次左右,600~700 次更佳。
周华林说,鉴于 eVTOL 由于数量少,可以承担更高的成本,所以全固态电池很可能是 eVTOL 第一次使用。
根据 GGII 数据,到 2035 一年,储能市场, eVTOL、以机器人、特殊动力为代表的新兴领域 3C 数码产品,预计每个产品都会提供固体电池的出货量。 20% 以上、10% 以上和 5% 以上。
现在,已经实现了半固态电池 10GWh 在技术突破、工程量产和下游验证结束后,等级出货、全固态电池有望完成。 2028 年进入 GWh 等级应用阶段。
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