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固态电池蓄势待发 多家企业提前布局

2021-12-09

东电云网讯 东电云获悉,固态电池产业备受关注。宝马、福特等多家头部车企大力推进固态电池商业化进程,预计在2025年进入固态电池道路实测或量产应用阶段。当升科技则与卫蓝新能源加强在固态锂电材料领域的战略合作。机构指出,固态电池将成为引领新能源汽车发展的技术潮流。

技术不断升级

12月7日,当升科技公告称,公司与北京卫蓝新能源科技有限公司(简称“卫蓝新能源”)签订战略合作协议,双方同意加强在固态锂电材料领域的战略合作。卫蓝新能源承诺,2022年-2025年期间向公司采购总量不低于2.5万吨固态锂电材料,并在高镍多元材料、富锂锰基、钴酸锂、磷酸锰铁锂等前沿技术领域加强合作交流。

当升科技在公告中指出,随着全球新能源汽车产业的快速发展,动力电池技术随之不断升级。除当前市场主流的三元锂电池和磷酸铁锂电池外,安全性更好、能量密度更高、使用寿命更长、体积更小的固态电池被视作下一代动力电池技术发展的主要方向。

除了当升科技,多家锂电产业链公司已布局固态电池产业。2016年,宁德时代宣布进军硫化物固态电池产业,2021年1月19日公开了两项固态电池专利。2017年,国轩高科着手研发固态电池及固态电解质,2019年公司推出半固态电池试生产线。2019年,赣锋锂业建成亿瓦时级第一代固态锂电池研发中试生产线。

近年来,宝马、福特、蔚来等车企均在加快布局固态电池业务,加速固态电池商业化应用落地。2020年,赣锋锂业与东风集团签订固态电池E70车型示范推广协议。2019年,辉能科技与蔚来合作,为其定制生产“MAB”固态电池包。2021年9月,宝马和福特两家汽车巨头宣布正在加速固态电池研发,并计划从2022年开始搭载车辆,并着手实际工况测试。

国金证券指出,蔚来等车企将在未来1-2年推出1000公里续航车型,有望加速半固态电池的应用进度,进一步促进动力电池由液态到半固态,再到全固态的路径演进。固态电池有望享受超越常规液态电池的估值溢价。

拓展产业空间

固态电池被认为是替代液态电池的下一代技术,并成为动力电池的重要发展方向。

信达期货研报指出,固态电池拥有更为稳定的电解质机械和化学特性,静态及循环寿命将得到极大提升;对温度不敏感,能在-50℃-200℃温度保持放电功率,可以较大程度缓解冬季电池容量衰减的问题;同时,能量密度得到极大提升,预计可以达到当前三元锂电池的2-10倍。

国信证券指出,软包形态更契合固态电池的发展要求。无机固态电解质膜相柔韧性相对较差,固态电池预计大多采用叠片工艺,而非圆柱封装路线。软包一方面能量密度更高,另一方面具有较为丰富的胶状物质封装,更易于固态电池发展。

国信证券预计,2025年全球软包电池出货量有望达到638GWh,全球铝塑膜需求量有望达到6.9亿平方米,对应市场规模约为118亿元。

丰田公司认为,在新一代电池中,固态电池最适合应用在电动车上。丰田和日本研究所正在加紧研发,制定固态电池的标准化生产流程。

中金公司指出,固态电池可以实现锂金属负极应用,解决电导率低、界面阻抗高、循环性能差等技术难题。不过,高一致性产品量产并适配车的需求仍需较长时间。2030年前,固态电池仅可能应用于小部分高端电动汽车中,难以对现有液态锂电池产业形成较大冲击。

提升安全性能、安全性是固态电池的一大优势。

国金证券指出,固态电池有望解决电池安全问题。目前锂离子电池所用电解质为有机电解液,因其热分解度温度低、易燃、有毒,且电化学窗口低,导致动力电池安全性能和能量密度的提升存在一定局限性。固态电池本质上是用稳定固态电解质代替易燃有机电解液,进而改善电池安全性能。

尽管优势显著,但现阶段固态电池发展仍有大量现实问题有待解决。信达期货指出,当前的固态电池界面电阻较高,在空气中的稳定性较差。就目前的技术而言,单位面积离子电导率较低,导致常温下功率密度并不理想;同时,循环过程中的电极与电解质的物理接触变差,面临充放电循环中的电极膨胀问题,突破这些技术壁垒需要大量的资金投入。

中国科学院院士欧阳明高认为,固态电池真正投入大规模商业应用大概在2025-2030年。当前锂离子电池的比能量上限大约是每公斤300瓦时。2025年将出现与现有液态电解质锂离子电池比能量大体相当的第一代全固态电池。2030年后,将出现第二代采用新型正负极材料的全固态电池,比能量会提升到每公斤500瓦时。

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