固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化全面提速
編輯：轉(zhuǎn)自：中國汽車報
發(fā)布時間：2024-09-20
近日，在2024世界動力電池大會上，多家企業(yè)紛紛攜固態(tài)電池產(chǎn)品亮相。在同期舉行的宜賓市固態(tài)電池創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園啟動儀式暨歐陽明高院士工作站成果發(fā)布會上，四川新能源汽車創(chuàng)新中心有限公司總經(jīng)理助理、固態(tài)電池與新材料中心主任朱高龍表示，歐陽明高院士工作站預(yù)計2027年全固態(tài)電池產(chǎn)品下線，2030年固態(tài)電池全面放量投產(chǎn)，產(chǎn)值將超1000億元。
這是我國固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化全面提速的一個縮影。今年以來，新能源汽車行業(yè)不斷傳來（半）固態(tài)電池的消息，眾多企業(yè)宣布了相關(guān)技術(shù)、合作和產(chǎn)業(yè)化的進展。隨著技術(shù)不斷成熟和成本逐步降低，固態(tài)電池有望投入應(yīng)用環(huán)節(jié)，推動新能源汽車行業(yè)進入一個全新發(fā)展階段。
中信證券的研報稱，2024年以來，我國出現(xiàn)半固態(tài)電池量產(chǎn)車型上市、半固態(tài)電池裝車滲透率達1％等邊際變化，產(chǎn)業(yè)化信號已至。消費者對于長續(xù)駛里程車型形成10萬～15萬元的溢價預(yù)期，將有助于固態(tài)電池滲透。據(jù)測算，2030年，全球固態(tài)電池出貨量或?qū)⑦_到643GWh，2024～2030年復(fù)合年均增長率將達133％。我國半固態(tài)及全固態(tài)電池發(fā)展具備技術(shù)路線低風(fēng)險、“小步快跑”節(jié)奏好、產(chǎn)業(yè)化條件充沛等優(yōu)勢，有望在新能源汽車推廣的“下半場”迎來新一波市場高潮。寧德時代在2023年4月發(fā)布凝聚態(tài)電池。據(jù)了解，這是一種介于液態(tài)和全固態(tài)之間的電池技術(shù)，單體能量密度高達500Wh/kg，能夠?qū)崿F(xiàn)高比能與高安全兼得，并可快速實現(xiàn)量產(chǎn)。今年4月，寧德時代首席科學(xué)家吳凱在一次技術(shù)研討會上稱，如果用技術(shù)和制造成熟度作為評價體系（以1～9打分），寧德時代的全固態(tài)電池研發(fā)目前處于4分的水平，目標(biāo)是到2027年達到7～8分的水平，屆時將可以小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池。
目前，全固態(tài)電池的技術(shù)路線主要包括聚合物、氧化物、硫化物3大類。其中，硫化物也是寧德時代目前投入研發(fā)較多的技術(shù)路線。億緯鋰能的半固態(tài)電池為固液混合半固態(tài)體系，目前已完成部分產(chǎn)品開發(fā)?；?0Ah軟包電池的半固態(tài)電池，可實現(xiàn)330Wh/Kg的能量密度，循環(huán)壽命超過2000次。億緯鋰能的全固態(tài)電池研發(fā)，采用硫化物和鹵化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線，計劃實施兩步走戰(zhàn)略：預(yù)計在2026年實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的突破，推出高功率、高環(huán)境耐受性及絕對安全的全固態(tài)電池，主要用于混合動力汽車領(lǐng)域；2028年，進一步推出具有400Wh/kg高比能量的全固態(tài)電池。8月26日，欣旺達在投資者互動平臺表示，公司第1代半固態(tài)電池已完成開發(fā)，第2代半固態(tài)電池電芯樣品開始中試試驗，第3代聚合物復(fù)合全固態(tài)電池通過實驗室驗證，預(yù)計2025年完成產(chǎn)品開發(fā)。此外，欣旺達還在研發(fā)使用鋰金屬負極的第4代全固態(tài)電池，目標(biāo)是將能量密度提升至700Wh/kg。另據(jù)獲悉，欣旺達第2代全固態(tài)實驗室樣品已達到500Wh/kg的能量密度目標(biāo)。今年7月，欣旺達與松山湖材料實驗室簽訂合作協(xié)議，共同建設(shè)固態(tài)電池公共研發(fā)平臺。根據(jù)計劃，欣旺達要在2026年具備全固態(tài)電池的量產(chǎn)能力，屆時產(chǎn)線設(shè)計建設(shè)將同步加速推進，預(yù)計產(chǎn)能將達到1GWh，電芯容量可提升至60Ah，成本控制在2元／Wh以下。有媒體報道稱，比亞迪旗下弗迪電池或選用高鎳三元（單晶）＋硅基負極（低膨脹）＋硫化物電解質(zhì)（復(fù)合鹵化物）的固態(tài)電池技術(shù)路線。電池電芯容量可達60Ah以上，質(zhì)量比能量密度400Wh/kg，體積比能量密度800Wh/L。弗迪電池有可能在2027年實現(xiàn)固態(tài)電池的小批量生產(chǎn)，并將首先配裝比亞迪高端車型。
今年5月，國軒高科發(fā)布全固態(tài)“金石”電池。國軒高科方面表示，公司通過微納化固體電解質(zhì)、超薄膜包覆單晶正極和三維介孔硅負極，實現(xiàn)全固態(tài)電池材料端的技術(shù)突破。目前，其30Ah全固態(tài)電芯可實現(xiàn)350Wh/kg的質(zhì)量能量密度，800Wh/L的體積能量密度，性能比主流的三元鋰電池高40％，電芯體系循環(huán)次數(shù)可達3000次以上。基于金石電池設(shè)計的PACK，擁有80％的質(zhì)量成組率，280Wh/kg的系統(tǒng)能量密度，單次充電可續(xù)駛1000公里。
據(jù)悉，國軒高科全固態(tài)電池研發(fā)選擇的是硫化物電解質(zhì)路線，計劃于2027年進行小批量上車試驗，待產(chǎn)業(yè)鏈進一步完善后，預(yù)計在2030年量產(chǎn)。2022年，孚能科技第1代軟包半固態(tài)電池裝車；第2代半固態(tài)電池已處于送樣階段，預(yù)計2025年投產(chǎn)。目前，孚能科技的半固態(tài)電池實現(xiàn)了超過5000次的循環(huán)壽命，總行駛里程超過160萬公里。去年，孚能科技第1代半固態(tài)電池成功配裝嵐圖追光。該公司計劃加深與東風(fēng)汽車等客戶的合作，并擴大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。此外，孚能科技還在今年3月與一汽解放簽署合作框架協(xié)議，其半固態(tài)電池將首次應(yīng)用于一汽解放商用車上。贛鋒鋰業(yè)表示，旗下子公司贛鋒鋰電生產(chǎn)的半固態(tài)電池已于2022年配裝東風(fēng)E70，在多地投入示范運營。2023年5月，贛鋒鋰業(yè)披露，公司第一代（半）固態(tài)電池已開始量產(chǎn)，第二代（半）固態(tài)電池安全性能完全達到車規(guī)級要求，研發(fā)樣品電池的循環(huán)性能達到車企要求。
據(jù)悉，贛鋒鋰電固態(tài)電池研發(fā)主攻氧化物、硫化物技術(shù)路線，并已實現(xiàn)千噸級的氧化物固態(tài)電解質(zhì)量產(chǎn)能力，被部分日韓電池廠商購入。8月28日，中創(chuàng)新航推出“無界”全固態(tài)電池，其能量密度達430Wh/kg，容量超過50Ah，同時在電池運行壓力、壽命、功率方面均取得重要突破。“無界”全固態(tài)電池計劃于2027年小批量裝車，2028年量產(chǎn)。中創(chuàng)新航全固態(tài)電池研發(fā)采用多種材料復(fù)合的電解質(zhì)技術(shù)路線。根據(jù)中創(chuàng)新航的規(guī)劃，能量密度在400Wh/kg以上的動力電池將采用全固態(tài)技術(shù)，而低于此數(shù)值的仍將采用傳統(tǒng)的液態(tài)電池或固液混合電池技術(shù)。7月4日，蜂巢能源發(fā)布能量密度266Wh/kg的三元半固態(tài)電池產(chǎn)品。這款電池容量為150Ah，能量密度為266Wh/kg，具備2.2C快速充電能力和1800次的循環(huán)壽命。與液態(tài)高鎳電池相比，其在熱失控情況下的耐熱時間增加1倍，失控后的最高溫度降低200℃。在固態(tài)電池領(lǐng)域，蜂巢能源開發(fā)了多元素摻雜材料包覆改性、干法自支撐膜電極等技術(shù)，成功試制全固態(tài)電芯，2022年推出國內(nèi)首款20Ah級硫系全固態(tài)原型電芯。8月28日，鵬輝能源發(fā)布第1代固態(tài)電池，技術(shù)路線為氧化物復(fù)合電解質(zhì)。鵬輝能源介紹稱，公司自研的高離子電導(dǎo)率、高穩(wěn)定性、低成本氧化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，實現(xiàn)了固態(tài)電池在工藝和材料的雙向突破，解決了氧化物固態(tài)電解質(zhì)的工藝技術(shù)難題。鵬輝能源第1代固態(tài)電池能量密度為280Wh/kg，2025年能量密度將達300Wh/kg以上。公司預(yù)計2025年啟動產(chǎn)品中試研發(fā)并小規(guī)模生產(chǎn)，2026年正式建立產(chǎn)線并批量生產(chǎn)。近年來，清陶能源與上汽、北汽、廣汽等多家主流車企建立合作關(guān)系。其中，清陶能源與上汽的合作格外深入，上汽陸續(xù)通過基金方式參與投資，并成為第一大投資人。2023年8月，清陶能源與上汽集團成立合資公司。清陶能源采用分階段策略推進固態(tài)電池技術(shù)，第1代產(chǎn)品采用氧化物加聚合物，第2代產(chǎn)品則整合了氧化物、鹵化物和聚合物。為了達成2025年生產(chǎn)線貫通、2026年電池量產(chǎn)、2027年裝車量產(chǎn)上市的目標(biāo)，上汽集團與清陶能源共同組成全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體，協(xié)同攻關(guān)。近日，一汽集團研發(fā)總院電池開發(fā)部部長孫煥麗表示，團隊已完成20Ah級核心材料電芯開發(fā)，目標(biāo)是2027年實現(xiàn)固態(tài)電池小批量示范運行。目前，其固態(tài)電池硫化物電解質(zhì)電導(dǎo)率達到10mS/cm，電芯能量密度為375Wh/kg，容量22Ah，同時擁有全固態(tài)電池研制和試驗評測平臺。
7月29日，上汽集團宣布，首條全固態(tài)電池生產(chǎn)線建成貫通倒計時500天正式啟動。上汽全固態(tài)電池基于聚合物-無機物復(fù)合電解質(zhì)技術(shù)路線。上汽清陶首條全固態(tài)電池產(chǎn)線已經(jīng)立項，計劃2025年底完工，1期產(chǎn)能規(guī)劃0.5GWh，第1階段產(chǎn)品能量密度可達400Wh/kg以上，第2階段將突破500Wh/kg。
據(jù)悉，上汽集團將通過三步走的戰(zhàn)略來發(fā)展固態(tài)電池：第1階段，產(chǎn)品液含量10％，為目前已應(yīng)用于智己L6的光年電池（半固態(tài)），能量密度超過300Wh/kg，續(xù)駛里程超過1000公里；第2階段，產(chǎn)品液含量5％，預(yù)計明年開始規(guī)模搭載，涉及智己及其他上汽純電／混動車型；第3階段，產(chǎn)品液含量降低到0，即全固態(tài)電池，能量密度超過400Wh/kg，計劃2026年量產(chǎn)。資料顯示，長安汽車深耕半固態(tài)、固態(tài)電池的全新電解質(zhì)材料開發(fā)、關(guān)鍵工藝開發(fā)，基于整車需求，正向開發(fā)領(lǐng)先的固態(tài)電池，從2025年將開始逐步量產(chǎn)應(yīng)用，重量能量密度達到350～500Wh/kg、體積能量密度達到750～1000Wh/L，2030年實現(xiàn)全面普及應(yīng)用。
自2020年起，長安深藍一直在積極推進半固態(tài)電池的研發(fā)。目前，該項目已進入工程化研發(fā)階段，新產(chǎn)品預(yù)計2025年應(yīng)用于整車。今年3月，深藍汽車首席執(zhí)行官鄧承浩表示，通過與固態(tài)電池頭部企業(yè)聯(lián)合研發(fā)，深藍汽車成功研發(fā)出全球首款無隔膜固態(tài)電池技術(shù)。在2024世界動力電池大會上，東風(fēng)汽車展示了新一代固態(tài)電池。該固態(tài)電池系統(tǒng)搭載高比能固態(tài)電芯，系統(tǒng)能量密度高達285Wh/kg，采用CTP構(gòu)型，提升了電池包空間利用率并降低了綜合材料成本。據(jù)介紹，東風(fēng)汽車已相繼掌握電解質(zhì)、隔膜、原位固化等核心技術(shù)，形成240Wh/kg、350Wh/kg固態(tài)電池產(chǎn)品，具備高能量密度的同時兼具極高的安全特性，并于2022年1月完成50輛（半）固態(tài)電池汽車全球首發(fā)，當(dāng)前已在6省10地運營里程超過150萬公里。今年4月，廣汽集團表示，目前公司初步打通了全固態(tài)電池全流程制造工藝，已取得車規(guī)級高安全大容量全固態(tài)動力電池量產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)突破，預(yù)計于2026年裝車搭載于昊鉑車型。廣汽全固態(tài)動力電池采用了高面容量固態(tài)正極技術(shù)與第3代海綿硅負極片技術(shù)（新型納米硅復(fù)合負極），全固態(tài)正極可達到5mAh/cm2以上的高面容量，進而實現(xiàn)400Wh/kg以上的能量密度。相較于目前最先進的液態(tài)鋰離子電池，其體積能量密度和質(zhì)量能量密度提升50％以上，使整車?yán)m(xù)駛里程可超過1000公里。今年6月，北汽藍谷在投資者互動平臺上表示，公司重視新技術(shù)的應(yīng)用，始終跟蹤固態(tài)電池前沿動態(tài)，持續(xù)與科研院所、相關(guān)企業(yè)保持溝通交流，開展固態(tài)電池搭載驗證試驗，積極推進固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
吉利汽車首席執(zhí)行官淦家閱在近日舉行的公司年中經(jīng)營大會上表示，吉利自研的全固態(tài)電池已達到400Wh/kg的能量密度，電芯制備已完成20Ah。
衛(wèi)藍新能源是中科院物理所清潔能源實驗室固態(tài)電池技術(shù)的惟一產(chǎn)業(yè)化平臺，擁有江蘇溧陽、浙江湖州、北京房山和山東淄博4大生產(chǎn)基地，其中湖州基地已于2022年全面投產(chǎn)并成功交付產(chǎn)品，溧陽基地也已投產(chǎn)。衛(wèi)藍新能源重點開發(fā)混合固液和全固態(tài)電池，提出了原位固態(tài)化的解決方案，通過注液保持良好的電解質(zhì)與電極材料的物理接觸，再通過化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)將液體電解質(zhì)部分或全部轉(zhuǎn)換為固體電解質(zhì)，解決高電壓、安全性、鋰枝晶、體積膨脹等問題。
2023年6月，衛(wèi)藍新能源向蔚來汽車正式交付半固態(tài)電池。此外，吉利汽車和小米集團等投資了衛(wèi)藍新能源。今年4月，領(lǐng)新新能源宣布，其固態(tài)聚合物電池生產(chǎn)線已實現(xiàn)量產(chǎn)，1期產(chǎn)能為0.5GWh。領(lǐng)新新能源首席運營官李魁宏表示，公司采用的原位固化技術(shù)在業(yè)界首次被量產(chǎn)應(yīng)用，是目前惟一一家實現(xiàn)固態(tài)聚合物電池量產(chǎn)的企業(yè)。
據(jù)悉，高能時代是一家研發(fā)制造全固態(tài)鋰電池的創(chuàng)新型高科技企業(yè)。高能時代全固態(tài)鋰電池采取硫化物技術(shù)路線，目前已完成20Ah級全固態(tài)電芯A樣開發(fā)。
南都電源自2017年開展固態(tài)電池的研制工作，目前產(chǎn)品已通過熱箱、短路等安全項測試，各項指標(biāo)順利完成，將于今年四季度完成項目驗收。公司曾在答投資者提問中披露離子電導(dǎo)率達10<sup>-3</sup>S/cm，環(huán)境穩(wěn)定性好，固態(tài)電池的能量密度達350Wh/kg。
今年5月，東馳能源舉辦固態(tài)電池產(chǎn)品下線儀式。東馳能源專注于聚合物固態(tài)鋰電池的研發(fā)與生產(chǎn)，2023年投資1.5億元建成0.5GWh固態(tài)電池中試線，用于產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)和迭代升級。同時，東馳能源與溫州冠盛汽車零部件集團股份有限公司成立浙江冠盛東馳合資公司，投資20億元啟動建設(shè)年產(chǎn)4GWh半固態(tài)儲能電池生產(chǎn)基地。
近日，長安汽車入股太藍新能源的消息見諸報端。據(jù)報道，太藍新能源重慶電池生產(chǎn)基地二期工廠施工完成，將于今年四季度投產(chǎn)。2024年4月，太藍新能源發(fā)布世界上首款單體容量達120Ah、實測能量密度高達720Wh/kg的超高能量密度全固態(tài)鋰金屬電池。近日，合源鋰創(chuàng)公布完成億元級Pre-A輪融資。2023年，合源鋰創(chuàng)推出具有高安全、高能量密度特征的第1代350Wh/kg固態(tài)電池產(chǎn)品，并通過國標(biāo)檢測和電池針刺試驗。在此基礎(chǔ)上，合源鋰創(chuàng)進一步發(fā)力，推進能量密度600Wh/Kg的固態(tài)電池研發(fā)進程。
8月23日，恩力動力宣布，與美國一家知名商用車制造企業(yè)簽署定點信，計劃于2025年年底開始供應(yīng)固態(tài)電池，助力其在商業(yè)運輸領(lǐng)域加速電動化進程。據(jù)介紹，恩力動力2019年建成第1條固態(tài)電池試驗線和材料線，2021年成功研發(fā)出能量密度高達520Wh/kg的鋰金屬固態(tài)電池，2023年面向小動力市場，推出多款能量密度達到300～350Wh/kg的半固態(tài)電芯產(chǎn)品，并實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。恩力動力利用小動力產(chǎn)品量產(chǎn)優(yōu)勢所開發(fā)出的車規(guī)級半固態(tài)電池，已通過國際車企的測試、驗證。吉利子公司耀寧新能源在南潯建立的固態(tài)研究院，實現(xiàn)了從固態(tài)電解質(zhì)燒結(jié)到全固態(tài)電池小試的完整研發(fā)流程，專注于氧化物和硫化物兩大主流技術(shù)路線的深入研究。2023年，耀寧新能源發(fā)布S＋研發(fā)戰(zhàn)略，聚焦于固態(tài)電解質(zhì)制備、原位凝膠技術(shù)以及固態(tài)電解質(zhì)材料創(chuàng)新3大核心領(lǐng)域，致力于構(gòu)建完善的固態(tài)電池技術(shù)體系。
屹鋰科技正全力加速推動全固態(tài)鋰電池的產(chǎn)業(yè)化進程，其硫化物固態(tài)電解質(zhì)已為寧德時代、中創(chuàng)新航、歐陽明高院士工作站、上海泰坦及頭部整車廠等多家重要客戶供貨。未來5年內(nèi)，公司規(guī)劃建設(shè)全固態(tài)鋰電池量產(chǎn)基地，預(yù)計總投資67億元，建成達產(chǎn)時可實現(xiàn)產(chǎn)能26GWh；計劃于2026年實現(xiàn)全固態(tài)鋰電池量產(chǎn)裝車，并于2027年在乘用車領(lǐng)域形成規(guī)?；瘧?yīng)用。注：企業(yè)梳理或有疏漏，以自身實際發(fā)展情況為準(zhǔn)，排列不分先后，信息來自公開資料
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